Caracterización de Sistemas Hidrominerales en el Distrito Físico

Introducción
Caracterización de Sistemas
Hidrominerales en el Distrito Físico
Geográfico Pinar del Río
Lic. Boris Peña Forte
Tesis de Maestría en Geografía, Medio Ambiente y
Ordenamiento Territorial
Facultad de Geografía (U.H.)
2000
Tutor: Dr. J.R. Fagundo Castillo.
Introducción
INDICE.
RESUMEN
I. INTRODUCCIÓN.
I.1 ANTECEDENTES
I.2 HIPÓTESIS DE TRABAJO
I.3 OBJETIVOS
I.4 TAREAS
I.5 ESTRUCTURA DE LA TESIS
II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
II.1 ASPECTOS TEÓRICOS Y METODOLÓGICOS DE LA INVESTIGACIÓN.
II.1.1 DISCUSIÓN TEÓRICA.
II.1.1.1. FACTORES QUE DETERMINAN LA COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LAS AGUAS
NATURALES.
II.1.1.2 COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LAS AGUAS MINERALES.
II.1.1.3 DISCUSIÓN TEÓRICA SOBRE CONCEPTOS Y DEFINICIONES RELACIONADOS
CON LAS AGUAS MINERALES.
II.1.1.4. DISCUSIÓN TEÓRICA SOBRE MÉTODOS DE CLASIFICACIÓN DE LAS AGUAS
MINERALES.
II.1.1.5 ASPECTOS RECOGIDOS EN LAS NORMATIVAS CUBANAS RELACIONADOS CON
LAS AGUAS MINERALES.
II.1.2 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN.
II.1.2.1 INVENTARIO DE LOS SECTORES EN ESTUDIO.
II.1.2.2 RECOPILACIÓN DE LA INFORMACIÓN ANALÍTICA.
II.1.2.3. NIVELES DE ESTUDIO Y MÉTODOS APLICADOS EN LA INVESTIGACIÓN.
III BREVE DESCRIPCIÓN FÍSICO-GEOGRÁFICA DE LAS REGIONES DONDE SE UBICAN
LOS SECTORES EN ESTUDIO.
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN.
IV. 1 CARACTERIZACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE LAS FUENTES DE AGUAS MINERALES
EN LOS SECTORES HIDROMINERALES ESTUDIADOS.
IV.1.1. SECTOR HIDROMINERAL ZEQUEIRA.
IV.1.2 SECTOR HIDROMINERAL LOS PORTALES.
IV.1.3 SECTOR HIDROMINERAL AGUAS CLARAS.
IV.1.4 SECTOR HIDROMINERAL SAN VICENTE.
IV.1.5 SECTOR HIDROMINERAL CUEVA DE LOS PORTALES.
IV.1.6 SECTOR HIDROMINERAL SAN DIEGO DE LOS BAÑOS.
Introducción
IV.1.7 SECTOR HIDROMINERAL BERMEJALES.
IV.1.8 SECTOR HIDROMINERAL EL SITIO.
IV.1.9 SECTOR HIDROMINERAL MIL CUMBRES.
IV.1.10 SECTOR HIDROMINERAL CAJÁLBANA.
IV.1.11 SECTOR HIDROMINERAL PAN DE GUAJAIBÓN.
IV.1.12 SECTOR HIDROMINERAL RANCHO LUCAS.
IV.1.13 SECTOR HIDROMINERAL CACARAJÍCARA.
IV.1.14 SECTOR HIDROMINERAL POZO AZUL.
IV.1.15 SECTOR HIDROMINERAL RANCHO MAR.
IV.1.16 SECTOR HIDROMINERAL SOROA.
IV.1.17 SECTOR HIDROMINERAL LAS TERRAZAS.
IV.2 CARACTERIZACIÓN DE LAS FUENTES DE AGUAS MINERALES DEL SISTEMA
HIDROTERMAL SAN DIEGO DE LOS BAÑOS - BERMEJALES.
IV.2.1 APLICACIÓN DE
HIDROGEOQUÍMICOS.
TÉCNICAS
DE
RECONOCIMIENTO
DE
PATRONES
IV.2.2 APLICACIÓN DEL MÉTODO DE BALANCE DE MASAS.
V.2.3 APLICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE ESTADÍSTICA MULTIVARIADA.
IV.2.4 ANÁLISIS DE LAS CONDICIONES DEL EQUILIBRIO TERMODINÁMICO DE LAS
AGUAS, RESPECTO A DIFERENTES MINERALES.
IV.2.5 MODELACIÓN GEOQUÍMICA.
IV.2.6 APLICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE ESTIMACIÓN DE LA TEMPERATURA DE
LOS ACUÍFEROS PROFUNDOS.
IV.2.7 MODELACIÓN GEOTÉRMICA
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFÍA
ANEXOS
Introducción
I. INTRODUCCIÓN.
Las aguas minerales han sido utilizadas como bebida y con fines terapéuticos desde edades muy remotas,
aunque durante muchos años su empleo tenía un carácter empírico y en algunos casos, las interpretaciones de
sus efectos curativos o beneficiosos a la salud, estaban esencialmente vinculadas a las prácticas de hechicería.
El desarrollo de las investigaciones en este campo, tanto desde el punto de vista de los estudios sobre sus
características físico-químicas, así como desde el punto de vista de sus propiedades terapéuticas, está muy
ligado al propio desarrollo de la Hidrología, la Física y la Química y muy fundamentalmente al desarrollo de
la Medicina. Esto último explica el hecho de que las primeras ideas sobre el estudio de las aguas minerales
estuvieran siempre vinculadas a las propiedades terapéuticas de las mismas.
En las primitivas civilizaciones, el uso de las aguas minerales, al igual que del resto de las aguas naturales,
antecedió en mucho a las primeras ideas para explicar su origen, ocurrencia, propiedades y particularidades
de su movimiento. Ya de estos tiempos se hace mención a viejos testamentos que contienen numerosas
referencias con respecto a las aguas subterráneas, los manantiales, y los pozos; ejemplo de ello son los
trabajos de Tolman (800 A. C.), el cual describe la existencia de grandes corrientes de aguas subterráneas
(kanats), en Persia y Egipto.
Entre los griegos, el uso de las aguas minerales, alcanzó enorme difusión y la mayor parte de sus centros
médicos disponían de manantiales que facilitaban las prácticas hidroterápicas, tal era el caso de los del
Peloponeso, Cos, Púrgamo, Cnido, Rodas, etc. La Medicina griega alcanzó un avance considerable; pero, por
lo que respecta a la utilización de la cura hidromineral, siguió prevaleciendo la concatenación del instinto, la
casualidad, el tanteo y la observación, de manera semejante a lo ocurrido en los pueblos primitivos. En la
antigua Roma los complejos termales alcanzaron también la condición de monumentos extraordinarios. Con
la dominación romana se extendieron por toda Europa sus normas y costumbres, se erigieron templos a sus
dioses y se difundió la utilización de las aguas minerales con fines terapéuticos. De esta manera surgieron
múltiples termas que existen aún en la actualidad. La dominación de los bárbaros supuso la destrucción de
gran número de termas romanas y un paso atrás en el uso de las aguas minerales y en el desarrollo de las
curas termales. La cultura arábica, por su parte, fomentó el empleo de los baños así como la utilización de las
aguas minerales con fines curativos y médicos aunque siempre guiados por el empirismo. La Escuela de
Salerno de amplia influencia árabe, no aportó avances de consideración en el campo de la Hidrología en
general, ni en el de sus aplicaciones terapéuticas.
Introducción
Las cruzadas dieron paso también a un nuevo florecimiento en las ideas sobre el uso de las aguas minerales y
sobre las curas termales, al utilizarse estas aguas para facilitar la recuperación de heridos y combatir las
enfermedades del Oriente. Durante esos años, los intentos por estudiar y/o clasificar las aguas minerales, se
reducían al estudio de aquellas propiedades cuya determinación dependía fundamentalmente de las
principales características organolépticas de las mismas (olor, sabor, temperatura, etc).
En el siglo XV se producen hechos de extraordinaria significación histórica y de gran repercusión científica,
aunque debamos reconocer que el movimiento de renovación intelectual que caracterizó al Renacimiento y
que tanta influencia tuvo en la medicina, apenas produjo adelanto alguno en relación con los estudios sobre
las aguas minerales y sus propiedades terapéuticas. Durante esos años el descubrimiento de la imprenta,
contribuyó de forma decisiva a la generalización y difusión del conocimiento científico, incluido todo lo que
respecta a la confección y divulgación del primer tratado sobre Hidrología (1473). De esta época son también
testimonios escritos las obras: De Balneis et Thermis (Savonarola, 1485), que fue considerada como el primer
tratado de Balneoterapia; De Balneis, omnia quae extant apud Graecos, Latinos et Arabes (1553), en la que
se comenta la composición y efectos de muchas aguas minerales; De Thermis (Andrea Baccius, 1571), en la
que se recogen igualmente las características y efectos de las aguas minerales, siendo considerada una pieza
fundamental de la Hidrología de su tiempo. Ya por estos tiempos y muy incipientemente se comienzan a dar
los primeros pasos en aras de clasificar las aguas mineromedicinales, a partir de criterios más científicos.
Es de mencionar que en el siglo XVIII se iniciaron los estudios analíticos meticulosos de las aguas minerales,
siendo destacables los trabajos y publicaciones de Boyle, Hoffmann, Berzalius, Liebig, Balard, etc. A partir
de este momento comienzan a aparecer en el mundo publicaciones sobre resultados analíticos en diferentes
yacimientos de aguas minerales de Europa, fundamentalmente y comienzan a darse los primeros intentos por
clasificar dichas aguas según criterios analíticos, científicamente probados.
Durante el siglo XIX los avances logrados en la hidroterapia se debieron a personas no relacionadas con el
mundo de las ciencias médicas. Un ejemplo de ello lo constituyen los trabajos de los científicos alemanes
Robert Bunsen (1811-1899) y Gustav Kirchoff, los cuales son los primeros en descubrir la presencia del
elemento Cs en los manantiales minerales de Dürkheim, Alemania.
Durante el presente siglo el estudio de la composición de las aguas minerales tuvo un importante paso de
avance en los trabajos desarrollados, durante 1924, por el científico norteamericano Frank Wigglesworth
Clarke (1847-1931), el cual plantea la posibilidad de clasificar las aguas minerales según su anión principal, a
partir de lo cual los tipos principales de aguas resultaban las cloruradas, sulfatadas, carbonatadas y ácidas.
Dicha clasificación a pesar de tener un carácter muy simplista, constituyó un importante aporte al estudio de
las aguas minerales. Con una relativa importancia se destacan también los trabajos de Intoni (1939), el cual
señaló la presencia en el agua de la Fonte di Fiuggi, Italia, de un conjunto de elementos, como: Sr, Cu, Cr,
Introducción
Ba, Zn, V, Sn, Rb, Ac, Pt y Pb, entre otros. En 1941 Strock publica un informe científico, en el que se recoge
el análisis de algunas aguas minerales de las fuentes de Saratoga, Nueva York, E. U.
Hoy día se concede gran importancia no sólo al conocimiento de las propiedades químico-físicas y a la acción
farmacológica de los diferentes componentes presentes en las aguas minerales, sino también a los
mecanismos de acción de las mismas a través de diferentes vías (oral, inhalatoria o tópica), a los métodos y
procedimientos de aplicación y a las condiciones propias de los centros balneológicos, incluyendo los
centros SPA.
I.1 ANTECEDENTES
La presente investigación se fundamenta en el hecho de que Cuba cuenta con una gran cantidad y variedad de
yacimientos de aguas minerales en virtud de las condiciones específicas de cada geosistema, los
microorganismos presentes y del clima del país.
La acción beneficiosa de las aguas y peloides de los balnearios del país se conoce desde hace muchos años de
manera empírica, no obstante, no es hasta después de la creación del Instituto de Hidrología y Climatología
Médicas en el año 1945 y bajo la dirección del Dr. Víctor Santamarina, que se comenzaron a hacer
investigaciones científicas encaminadas a dilucidar los mecanismos y los efectos que determinan las causa de
tales curas; así como a establecer las prácticas terapéuticas adecuadas y los antagonismos de los diferentes
recursos naturales. A pesar de que con la creación de ese Instituto, se comenzaron a desarrollar en Cuba
investigaciones encaminadas a la caracterización de los recursos termales y a su aplicación con fines
terapéuticos, esta actividad quedó relegada en la década del 60 debido, entre otras causas, a la influencia de
las corrientes occidentales imperantes con relación a la medicina convencional.
En años más recientes y debido sobre todo, a la escasez de recursos, la denominada medicina natural ha
cobrado fuerzas y en particular, las investigaciones relacionadas con las aguas y peloides, especialmente,
después de la creación del Grupo Nacional de Termalismo (GNT), el cual desde su creación en 1991 ha
desarrollado un papel importantísimo en la coordinación y dirección de las tareas que desde entonces, se han
llevado a cabo por diferentes organismos del país. Como resultado culminante de esta labor, se crea el Centro
Nacional de Termalismo “Dr. Víctor Santamarina” (CENTERVISA), perteneciente al Ministerio de Salud
Pública (MINSAP), el cual tiene entre sus objetivos la dirección de las investigaciones multidisciplinarias en
el campo del termalismo. El CENTERVISA es el encargado de dirigir metodológicamente la labor científica
con relación a los recursos de aguas y peloides, introducir los resultados de estas investigaciones en la
práctica.
Para los fines antes señalados, el CENTERVISA trabaja actualmente en el proyecto de investigación
denominado: “Caracterización y evaluación de las propiedades de los yacimientos de aguas minerales y
peloides de Cuba”, el cual fue aprobado por el Ministerio de Ciencia Tecnología y Medio Ambiente
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(CITMA) en el marco del Programa Ramal del MINSAP “Medicina tradicional y natural”.
Dentro del marco del citado proyecto se realiza la presente Tesis de Maestría, con la cual se pretende
compilar, organizar y evaluar todo un conjunto de informaciones y datos existentes sobre las principales
fuentes de aguas minerales del Distrito Físico Geográfico Pinar del Río y llegar a criterios de caracterización
y clasificación, lo cual constituye una tarea de vital importancia para el CENTERVISA.
Es conocido que las aguas minerales constituyen, por lo general entidades únicas; esto es: su composición
química es diferente en cada yacimiento, manifestación, etc. y la misma depende fundamentalmente de
factores geológicos e hidrogeológicos. Dicha composición es estable en el tiempo y puede ser estudiada a
través del uso de diferentes Métodos de Caracterización y Clasificación de las aguas Minerales y del análisis
de su Variación Espacial y Temporal y de la aplicación de los métodos de la Estadística Multivariada y
análisis de Regresión y Correlación Lineal, pudiendo ser expresada en términos de Patrones
Hidrogeoquímicos, de Modelos de Balance de Masas y del estudio de las Condiciones de Equilibrio
Termodinámico respecto a diferentes minerales, todo lo cual puede ser representado mediante diferentes
diagramas hidroquímicos. Es necesario señalar también, que dependiendo del grado de información
disponible, las aguas minerales pueden además ser estudiadas, a partir de la aplicación de métodos para
Estimar la Temperatura y Yacencia de Acuíferos Profundos y los procesos de Mezclas de Aguas a ellos
asociados, todo lo cual posibilita el establecimiento de Modelos Geoquímicos y Geotérmicos para el sector
hidrogeológico en específico.
I.2 HIPÓTESIS DE TRABAJO
Lo anterior permite plantear la siguiente Hipótesis de trabajo: las aguas minerales pueden ser caracterizadas y
clasificadas de diferente forma según su origen, las propiedades químico-físicas y su uso, etc, lo cual es de
gran importancia dentro de los estudios que se vienen realizando en el país, en materia de dar un uso más
adecuado al producto natural aguas minerales, con fines comerciales, terapéuticos y turísticos. Con
dependencia de los criterios anteriormente planteados, en la presente tesis se pretende también, estudiar la
posible existencia de regularidades en la distribución de los sectores hidrogeológicos que se estudian, con
respecto a las unidades de la Regionalización Físico Geográfica y Paisajística.
En Cuba los estudios hidroquímicos han sido realizados, solo dentro del marco de los trabajos de exploración
hidrogeológica, para la caracterización de las fuentes termales y el estudio fuentes de aguas minerales en los
diferentes yacimientos, manifestaciones, etc, cabe señalar también que las aguas minerales de las fuentes del
sector San Diego de los Baños han sido estudiadas desde el punto de vista terapéutico (Santamarina, 1948;
Rodríguez, 1998), hidrogeológico (Peláez, 1990) y de caracterización químico-física (Embil, 1946-47; Embil
y Trelles, 1947; Guerra, 1947a y b; López-Rendueles et al., 1949; Santana, 1987), por su parte las aguas
minerales de las fuentes del sector Bermejales, situado a unos pocos kilómetros y con una composición
similar, han sido menos estudiadas (Trelles, 1948a). Sin embargo, no se ha realizado hasta el presente un
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estudio de tipo hidrogeoquímico encaminado a esclarecer los procesos geoquímicos que tienen lugar en los
citados sectores y su relación con las propiedades químico-físicas de las aguas presentes. Esto último justifica
la importancia del estudio que se realiza en el sistema hidrotermal San Diego de los Baños-Bermejales.
I.3 OBJETIVOS
El Objetivo General de la Tesis consiste en caracterizar las aguas minerales en un conjunto de sectores
hidrominerales del Distrito Físico Geográfico Pinar del Río, a partir de un análisis integrador, teniendo en
cuenta criterios tales como: origen, propiedades químico-físicas (temperatura, mineralización global,
mineralización predominante y especial) y su uso actual y perspectivo. Dicho estudio, caracterización y
clasificación se realizará en base a las ideas más actuales sobre la clasificación de aguas minerales, teniendo
en cuenta criterios de varios autores.
Como Objetivos Específicos se plantean:
Realizar una búsqueda bibliográfica sobre las diferentes denominaciones de las aguas minerales, sus
propiedades, su ocurrencia, así como diferentes métodos
de caracterización, clasificación y
representación de las mismas, según criterios de diferentes autores.
Seleccionar y aplicar los métodos más adecuados de caracterización, clasificación y representación de un
conjunto de aguas minerales en el Distrito Físico geográfico Pinar del Río.
I.4 TAREAS
Son tareas de la Tesis las siguientes:
• Confección del Informe sobre la caracterización de las aguas minerales del Distrito Físico Geográfico
Pinar del Río, donde se desarrolla y aplica una metodología integradora para caracterizar aguas minerales,
desde el punto de vista hidrogeoquímico, lo cual permitió esclarecer el modo en que dichas aguas
adquieren su composición química, destacándose el papel que en ello juegan los procesos geoquímicos de
interacción agua-roca y de mezcla de aguas.
• Interpretación de los Modelos Geoquímico y Geotérmico del sistema hidrotermal San Diego de los BañosBermejales.
• Confección de una base de datos sobre concentraciones de macrocomponentes en las fuentes de aguas
minerales, del Distrito Físico Geográfico Pinar del Río.
• Confección de un mapa de localización de los sectores hidrominerales estudiados.
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I.5 ESTRUCTURA DE LA TESIS
La Tesis se estructura de la siguiente forma:
I. INTRODUCCIÓN.
II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
III DESCRIPCIÓN REGIONAL
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN.
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFÍA
ANEXOS
La Tesis cuenta con un total de 83 páginas, 4 anexos y 26 tablas.
Revisión Bibliográfica
II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
II.1 ASPECTOS TEÓRICOS Y METODOLÓGICOS DE LA INVESTIGACIÓN.
II.1.1 DISCUSIÓN TEÓRICA.
En el presente Capítulo se discutirán las principales ideas planteadas sobre los factores que determinan la
composición química de las aguas naturales, para con posterioridad analizar el concepto de composición
química de las aguas. Lo anterior debe constituir un basamento teórico importante para dar paso a una
posterior discusión teórica sobre conceptos y definiciones relacionados con las aguas minerales y sobre los
métodos de clasificación de las mismas. Al finalizar la discusión teórica se analizan los aspectos recogidos en
las Normativas cubanas relacionados con las aguas minerales.
II.1.1.1. Factores que determinan la composición química de las aguas naturales.
Las aguas naturales adquieren su composición química mediante un proceso complejo, donde intervienen
factores de tipo geológico, hidrogeológico, geomorfológico, pedológico, climático, antrópico químico-físico,
y otros [22].
♦ Factores geólogo-geomorfológicos.
Los factores geológicos se relacionan con la litología (composición de los minerales de las rocas), el estado
de yacencia de las secuencias estratigráficas, la tectónica, el agrietamiento, la textura y porosidad de las rocas,
etc. La litología determina, por lo general, las facies hidroquímicas dominantes en una región determinada, es
decir, el tipo de agua.Se debe esperar que la infiltración por percolación de las precipitaciones en rocas
salinas, origine aguas superficiales y subsuperficiales (acuíferas) de tipo cloruradas alcalinas; en los depósitos
de yeso o anhidrita, sulfatadas cálcicas; en las calizas y dolomias, bicarbonatadas cálcicas o cálcicomagnesianas; en las secuencias con abundante pirita, aguas con alto contenido de ion sulfato; en los granitos
y otras rocas insolubles ácidas, aguas del tipo alcalinas o alcalinotérreas según el catión dominante, mientras
que en las rocas ultrabásicas, éstas son bicarbonatadas magnesianas. Los aspectos vinculados al agrietamiento
y porosidad de las rocas influyen de manera determinante en el estado de división de las partículas, mientras
más pequeñas sean éstas, poseerán mayor superficie y se facilitará la disolución del mineral. Las aguas que
drenan a través de rocas calcáreas, muy trituradas por los procesos tectónicos, adquieren un contenido mayor
de calcita disuelta (dureza) que aquéllas que drenan a través de calizas más compactas.
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Revisión Bibliográfica
Los factores de tipo geomorfológico también influyen en la composición química de las aguas, en especial, la
pendiente de los macizos, el grado de erosión de los terrenos y la naturaleza de las propias formas del relieve,
esta última influye fundamentalmente, en la redistribución superficial de las precipitaciones.
A pesar de que las formas tales como dolinas, sumideros, etc., se pueden considerar el resultado de los
procesos de erosión en terrenos cársicos, una vez creadas, facilitan o limitan la ulterior acción de corrosión
química sobre el medio, lo cual se refleja en la composición química de las aguas.
♦
Factores hidrogeológicos.
Los factores hidrogeológicos están relacionados con la permeabilidad del acuífero, el tipo de flujo, su
velocidad, así como la zona por donde se mueve el agua. Todos estos aspectos inciden en el tiempo de
contacto entre el agua y el mineral, por ejemplo, si el flujo tiene lugar en condiciones difusas a través de las
rocas, el tiempo de interacción del agua con los minerales es más lento y, por tanto, la cantidad de minerales
disueltos es mayor que si las condiciones de flujo son de tipo turbulento a través de grietas más o menos
amplias. El contenido de CO2, la dureza y otras propiedades químico-físicas de las aguas naturales difieren de
acuerdo con la forma en que se mueve el agua y la zona hidrogeológica que ocupa.
En la zona de alimentación del acuífero (visto el movimiento en sentido horizontal) o en la zona de aireación
(visto en sentido vertical), el contenido de CO2 de las aguas es relativamente elevado, puesto que en estos
lugares tienen lugar los intensos procesos de descomposición bacteriana de la materia orgánica. El pH en esta
zona suele no ser elevado y la dureza pequeña.
En la zona de conducción del acuífero el nivel de CO2 suele ser menor, porque una parte del gas es
consumido, como consecuencia de la interacción del agua con los minerales del medio rocoso. El agua en
esta zona adquiere una mayor mineralización y un pH más elevado. Esta evolución se hace más evidente si,
por ejemplo, se realiza un muestreo en un perfil de pozos desde la zona de alimentación hasta la de emisión
del acuífero. A medida que el agua se aleja de la zona de alimentación decrece el CO2 y aumentan el pH, así
como el contenido de calcita disuelta.
En la zona saturada, las aguas adquieren una mayor mineralización. Sin embargo, como resultado de los
procesos de mezcla de aguas, éstas pueden hacerse agresivas nuevamente y continuar disolviendo minerales.
En la zona de circulación profunda, las aguas se caracterizan por presentar elevados contenidos de CaCO3,
CaSO4 y NaCl disueltos. En ocasiones aún poseen cantidades elevadas de CO2 y H2S, y en los manantiales
por donde emergen precipita el exceso de calcita y yeso. Además poseen, por lo general, una temperatura más
elevada y estable que las de tipo meteóricas, la circulación es más lenta y su caudal menor, el tiempo de
interacción con los minerales es mayor.
En un trabajo desarrollado en Australia por Chebotarev (en Frezze y Cherry, 1980) en [15], en el cual fueron
muestreados más de 10 000 aguas de pozos, se llegó a la conclusión de que en la naturaleza, las aguas
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Revisión Bibliográfica
subterráneas tienden a evolucionar hacia la composición del agua de mar. El autor anteriormente señalado
observó que esta evolución química en cuanto a los aniones dominantes, sigue aproximadamente las
regularidades siguientes:
HCO3- ---> HCO3- > SO42- ----> SO42- > HCO3-----> SO42- > Cl- ----> Cl- > SO42- ---> ClEstos cambios ocurren en la medida que el agua se mueve desde zonas de grandes caudales, a través de zonas
intermedias, hasta zonas donde los flujos son escasos y el agua es vieja desde el punto de vista geológico. En
las regiones cársicas montañosas de Cuba, la evolución química de las aguas sigue una tendencia similar a la
observada por esos investigadores y alcanzan, por lo general, las facies ricas en SO42- y Cl-.
Las aguas naturales con elevados contenidos de cloruro (Cl-) se suelen encontrar en regiones llanas que
presentan gran agrietamiento o fallas, donde los horizontes acuíferos someros se ponen en contacto con otros
más profundos. También en algunos pozos artesianos, que se han abierto a grandes profundidades durante los
trabajos de prospección geológica o de búsqueda petrolífera; así como en las zonas litorales donde las aguas
del acuífero cársico se mezclan con las de mar y como resultado de este proceso se incrementa la solubilidad
de los minerales carbonatados (efecto de mezcla de agua y efecto salino o de fuerza iónica).
♦ Factores pedológicos.
Otros factores que también influyen sobre la composición química de las aguas naturales son los de tipo
pedológicos, los cuales están asociados al tipo de suelo que yace sobre las secuencias estratigráficas.
El suelo puede ser el resultado del intemperismo de la roca o tratarse de una cobertura de origen fluvial,
pluvial o glaciar; su espesor puede variar desde un grosor apreciable hasta llegar a ser muy escaso o ausente.
De sus características y condiciones pedoclimáticas depende la actividad microbiológica asociada, así como
de la producción de gases y ácidos disponibles, que luego son arrastrados por las lluvias o las nieves al
fundirse, haciendo posible la disolución de los minerales que forman parte del paquete de rocas subyacentes.
En el caso de un macizo desnudo, el agua de las precipitaciones puede adquirir el CO2 directamente de la
atmósfera, pero en una proporción menor que la que se produce en el suelo. La microflora del suelo está
compuesta de poblaciones de algas, actinomicetos, bacterias nitrificantes, desnitrificantes, desintegrantes de
la celulosa, sulfobacterias y productoras de pigmentos, hongos y protozoos. Los microorganismos también
están muy difundidos en las aguas naturales, incluso en condiciones de elevadas temperatura como ocurre en
algunas fuentes mineromedicinales. El control de estos organismos, tanto en el suelo como en las aguas, es de
gran importancia para determinar el estado de estas últimas y para su explotación en el termalismo.
♦
Factores climáticos.
Los factores climáticos intervienen de forma activa en la dinámica de la meteorización mecánica y química
de los macizos, al permitir en el primer caso la fragmentación, traslado y acarreo de los minerales lejos del
lugar de origen, así como facilitar en el segundo caso, la disolución de los minerales de las rocas. Mientras
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Revisión Bibliográfica
más intensa sea la acción mecánica, más se facilita al agua su acción corrosiva. Los elementos del clima más
determinantes en el modo en que las aguas adquieren su composición química son: la temperatura, humedad
relativa, intensidad y duración de las precipitaciones, intensidad y duración de las radiaciones, velocidad del
aire, entre otros.
♦ Factor antropogénico.
Dentro de los factores ambientales resulta importante analizar el papel que desempeña el factor antrópico en
la composición química de las aguas. La actividad del hombre causa un deterioro progresivo de la calidad de
las aguas superficiales y subterráneas. A pesar de que estas últimas son menos susceptibles a la
contaminación, una vez contaminadas, se hace muy difícil restablecer su calidad original (González y
Jiménez, 1988) en [22]. Con vistas a preservar la calidad de los recursos hídricos, de forma tal que se puedan
utilizar racionalmente en beneficio de la economía, se han establecido zonas de protección sanitaria, como tal
se denomina el área alrededor de la toma de agua, donde se establecen diferentes tipos de regulaciones con el
objetivo de evitar la contaminación y hacer mínimo el riesgo de su degradación.
En los últimos años, se han llevado a cabo muchas investigaciones aplicadas en el campo de la
Hidrogeología, con el objetivo de establecer las zonas de protección sanitarias alrededor de las fuentes de
captación de interés económico social (Dioxian, 1987; Fritz y Pavicic, 1987; Kullman, 1987 y otros) en [22].
En Cuba se han realizado, recientemente, numerosos trabajos con vistas a establecer las zonas de protección
sanitarias de los yacimientos de aguas minerales y mineromedicinales (Ruz et al, 1993; Expósito et al, 1993;
Iraola y Lugo, 1993) en [22].
La falta de cultura en relación con lo que debe ser la zona de protección de una fuente de abasto o una fuente
mineromedicinal, hace que con frecuencia se construyan instalaciones sanitarias y otras similares en la misma
área en que se encuentra el pozo que se utiliza para el consumo de las personas o un manantial empleado con
fines balneológicos, lo cual da lugar a que por percolación pasen a la fuente gérmenes patógenos y se requiera
instalar un sistema costoso de tratamiento del agua. Esta forma de contaminación era muy frecuente en
muchos pueblos de nuestro país hace algunos años e incidía de manera significativa en un alto índice de
parasitismo en la población infantil. Las unidades de Salud Pública, particularmente las de Higiene y
Epidemiología velan porque no se produzcan enfermedades de tipo microbiológico tanto por ingestión de
aguas contaminadas como por contacto en balnearios medicinales. Con vistas al control de la calidad de las
aguas naturales, también se han elaborado políticas y sistemas de vigilancia, mediante el registro sistemático
de algunos indicadores de tipo químico-físico y bacteriológico. Con relación a las aguas minerales, el control
de su calidad se garantiza a través de la Oficina Nacional de Recursos Minerales del MINBAS.
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Revisión Bibliográfica
♦ Factores químico-físicos.
Los factores químico-físicos están regidos por las leyes termodinámicas que controlan la disolución de los
minerales, estos factores desempeñan un papel importante en la forma en que las aguas naturales adquieren su
composición química. Entre estos se destacan: Disolución congruente e incongruente de los minerales, El pH
del agua, Equilibrio de los carbonatos, Efecto de ion común y efecto salino [22], Potencial de oxidaciónreducción, Intercambio iónico y adsorción, y otros, que serán discutidos en este trabajo.
a) Disolución congruente e incongruente de los minerales.
Cuando los productos de una reacción de disolución son todos especies iónicas, se dice que la disolución es
congruente. Cuando por el contrario, la disolución de un mineral da lugar a especies iónicas y moléculas no
solubles, se dice que la disolución es incongruente. Este último es el caso de muchos aluminosilicatos. En
presencia de CO2 el agua disuelve este tipo de mineral y libera sodio, bicarbonato y ácido silícico en el seno
de la solución, mientras deposita el mineral arcilloso caolinita. Este proceso ocurre corrientemente como
resultado del intemperismo de las rocas graníticas.
En el proceso de disolución de los carbonatos se suelen producir disoluciones incongruentes cuando están
presentes calcita y dolomita o calcita (Picknett, 1972; Wigley, 1973) y yeso (Wigley, 1973) en [22]. Las
aguas en estos casos pueden disolver secuencial o sucesivamente estos minerales. Donde coexistan calcita y
dolomita a bajas temperaturas, cuando el agua se encuentre saturada respecto a la dolomita, será
sobresaturada respecto a la calcita, precipitando este último mineral a medida que se disuelve el primero; en
este caso el agua disuelve incongruentemente a la calcita. Si por el contrario, este proceso ocurre a una
temperatura superior a 10° C, se producirá la disolución de la dolomita en forma incongruente. Si el proceso
de disolución de ambos minerales tiene lugar secuencialmente, entonces puede ocurrir la disolución
incongruente, con independencia de la temperatura del agua.
b) El pH del agua.
Un agua pura disuelve con facilidad sólo aquellos minerales solubles como los de tipo salino o los sulfatos.
En la mayoría de los casos, sin embargo, la solubilidad de un mineral se incrementa considerablemente en
presencia de ácidos; por ejemplo, en un litro de agua a 25 oC, sólo se disuelven 12 mg de calcita. En presencia
de un ácido fuerte, sin embargo, la solubilidad aumenta de 25 000 a 30 000 veces.
La medida del grado de acidez del agua es el pH, el cual se define como el logaritmo inverso de la actividad
del ion hidrógeno o hidronio (H+ o H3O+), que resulta de la ionización de un ácido cualquiera; se expresa en
moles por litro, aunque al medirse en equipos electrónicos con electrodos de referencia, la acidez se expresa
en unidades de pH, por lo general entre 0 y 14, esta se calcula de la manera siguiente:
pH = - log (H+)
14
Revisión Bibliográfica
Aunque el agua pura está constituida fundamentalmente por moléculas de H2O, una pequeña porción de la
misma se compone de H+ y OH-. Esta proporción está controlada por la reacción de disolución:
H2O = H++ OHEn el agua pura (H+) = (OH-) = 10-7, por lo que teóricamente su pH debe ser 7. En la realidad, a causa de que
ésta se encuentra en contacto con la atmósfera, es capaz de disolver CO2 y adquirir un pH inferior a ese valor.
El valor del pH de muchas aguas naturales que interactúan con los minerales varía en un estrecho intervalo,
por lo general entre 6 y 9, lo cual entre otras causas se debe a la gran distribución de las rocas carbonatadas y
al carácter ácido-básico de las mismas, a través del sistema de equilibrios químicos que se establecen entre
CO2, HCO3- y CO32-.
Algunos manantiales calientes de origen volcánico poseen una elevada acidez, por la presencia de ácido
clorhídrico (HCl), ácido sulfúrico (H2SO4) y dióxido de sílice (SO2). Los ácidos libres también pueden pasar
al agua como resultado del vertimiento de aguas residuales.
El agua de las precipitaciones al pasar por la zona del suelo, donde es abundante el CO2, adquiere un pH
relativamente bajo, del orden de 4,5. Luego por interacción con las rocas carbonatadas éste tiende a elevarse
hasta cerca de 7. Cuando esta interacción se produce durante un tiempo prolongado el agua incrementa su
contenido de iones HCO3- y adquiere además iones CO3-2. En esas condiciones el pH puede alcanzar un valor
cercano a 8,4. Por lo general, en los arroyos y ríos de las regiones húmedas no cársicas el pH varía entre 5 y
6,5; mientras que en las regiones cársicas húmedas este valor suele estar comprendido entre 7 y 8. Las aguas
marinas tienden a poseer un pH cercano a 8. Las aguas minerales pueden poseer valores de pH ácidos,
neutros o básicos de acuerdo a las características hidrogeológicas presentes.
c) Equilibrio de los carbonatos.
La disolución de los minerales constitutivos de las rocas carbonatadas comprende una serie de procesos
físicos y químicos donde intervienen estados gaseosos, líquidos y sólidos a través de interfaces aire-agua-roca
y un sistema de equilibrios químicos. Para el caso de la calcita, éstos se pueden resumir de la manera
siguiente:
CO2 + H2O + CaCO3 = Ca2+ + 2HCO3Calcita
Lo más común en la naturaleza es que este proceso ocurra en presencia de otros minerales, principalmente
dolomita, yeso y halita. Si en el proceso de disolución de los minerales carbonatados por las aguas naturales
existe un suministro abundante de CO2, que puede considerarse constante durante la reacción, éste procede
rápidamente hasta la saturación. En este caso la reacción tiene lugar en condiciones de sistema abierto
respecto al CO2. Si por el contrario, la disolución de los carbonatos por las aguas naturales se produce en
15
Revisión Bibliográfica
virtud del suministro inicial de CO2, que luego no se repone en el transcurso de la reacción, ésta se produce
en condiciones de sistema cerrado respecto al CO2.
En la naturaleza tienden a primar, tanto las condiciones de disolución de los carbonatos en sistema abierto
como cerrado, o más bien de tipo intermedio entre sistema abierto y cerrado.
d) Efecto de ion común y efecto salino.
Cuando un agua natural pasa por un terreno donde existen minerales con iones comunes a los que ésta lleva
disuelto en su seno, disminuye su capacidad para disolver esos minerales. Si se compara la solubilidad de los
minerales en agua pura con la de un agua que contiene iones no comunes al proceso de disolución de ese
mineral, se demuestra que la salinidad incrementa la solubilidad del mismo. Esto se debe a que, como
consecuencia del incremento de la concentración, aumenta la fuerza iónica y se produce una disminución del
coeficiente de actividad. Este fenómeno se denomina efecto salino o de fuerza iónica.
e)
Potencial de oxidación-reducción.
Muchas reacciones químicas que tienen lugar en el medio acuático y en especial en el sistema de las aguas
subterráneas, implican transferencia de electrones entre constituyentes disueltos, gases o sólidos. Como
resultado de estas transferencias se producen cambios en los estados de oxidación-reducción de los
reaccionantes y los productos.
Los elementos de valencia múltiples son susceptibles de intervenir en las reacciones de oxidación-reducción,
mediante las cuales una molécula se reduce (oxidante) al tomar los electrones que le cede la otra (reductora),
la cual se oxida. La reacción también es capaz de proceder en dirección contraria, de modo que este proceso
se puede representar mediante la ecuación de equilibrio siguiente:
Oxidante + n e (número de electrones) = Reductor
La fortaleza de una reacción de oxidación-reducción se mide por el potencial redox (Eh). El potencial de
oxidación-reducción se mide en voltios, a través de milivoltímetros de campo es posible obtener este valor en
las aguas naturales.
Aunque las soluciones acuosas no contienen electrones libres, también es conveniente expresar el proceso de
oxidación-reducción mediante un par redox, como si estas reacciones se produjeran por separado.
Además, se suele utilizar la magnitud pE para describir la actividad relativa de los electrones. Por definición:
pE = - log (e)
El pE es una magnitud adimensional análoga a la expresión pH, utilizada para describir la actividad del
protón o ion hidrógeno. El pE de una solución mide su tendencia oxidante o reductora.
16
Revisión Bibliográfica
f)
Intercambio iónico y adsorción.
Los materiales geológicos porosos están compuestos de un porcentaje apreciable de partículas de tamaño
coloidal que tienen la capacidad de intercambiar iones adsorbidos en su superficie. Como resultado del
proceso de intemperismo de las rocas por los agentes exógenos se originan los suelos, constituidos por
minerales de tipo arcilloso. Estos minerales se subdividen en cinco grupos: caolinita, montmorillonita, ilita,
clorita y vermiculita; los cuales se caracterizan por presentar tamaños de partículas del orden de los coloides,
que originan procesos de intercambio iónico entre las arcillas de la zona del suelo y las aguas que discurren a
través de las mismas.
Una vez analizados todos los factores, corresponde ahora el análisis a lo que la literatura conoce y define
como composición química de las aguas minerales.
II.1.1.2 Composición química de las aguas minerales.
La composición química de las aguas es uno de los criterios sobre los que se basa el concepto de agua
mineral. La concentración de sales disueltas en las aguas minerales tiene que ser, por fuerza, superior a 1 500
mg/l, límite reconocido para las aguas de distribución pública [47]. Dicha concentración es reconocida en la
literatura consultada como mineralización de las aguas. Como composición química de las aguas se reconoce,
por tanto, a los diferentes componentes de tal mineralización, los cuales pueden ser divididos en tres grandes
grupos [11, 46, 47] :
- Elementos mayoritarios: normalmente entre ellos se consideran al calcio (Ca), magnesio (Mg), sodio
(Na), potasio (K), carbonato (CO3 ), bicarbonato (HCO3), Sulfato (SO4), Cloruro (Cl) y Nitrato (NO3).
- Elementos minoritarios: dentro de ellos se consideran el hierro (Fe), el aluminio (Al), la sílice (SiO2), el
boro (B), fluoruros (F) y el selenio (Se). Esta subdivisión puede variar, considerando que el límite entre este
grupo y el que sigue está dado por la concentración del elemento en cuestión en las aguas.
- Elementos trazas: dentro de ellos se consideran todos aquellos elementos que se encuentran en
concentraciones muy bajas en las aguas.
No obstante lo anteriormente explicado, el análisis que se realiza en la presente Tesis sobre la composición
química de las aguas minerales se va a enfocar, sobre todo en base a las principales propiedades geoquímicas,
de los componentes más destacados de las aguas minerales
[3, 8, 28, 31], sin atender a la división
anteriormente señalada:
♦ Cationes alcalinos.
SODIO: por su fácil oxidación este elemento no se encuentra libre en la naturaleza, sino solamente en estado
de combinación. Abunda en las rocas constituidas por silicatos complejos, que al desintegrarse pasan a
formar compuestos solubles en agua. El sodio por constituir un 2.36 % de la corteza terrestre, figura en todas
17
Revisión Bibliográfica
las aguas minerales, y en muchas de ellas es el catión predominante.
POTASIO: se encuentra muy distribuido en la corteza terrestre, siendo su abundancia de un 2.4 %, con
respecto al total de sólidos disueltos. En la naturaleza, el potasio, mayormente se manifiesta en forma de
combinaciones. Acompaña siempre al sodio, aunque en muy baja proporción, si bien pueda ser algo mas altas
en las aguas profundas.
LITIO: tiene una gran difusión en la naturaleza y se manifiesta, aunque en pequeñas cantidades, en diversas
clases de rocas y materiales arcillosos. El litio es también frecuente en las aguas, pero de ordinario en muy
baja concentración. En algunos manantiales, el contenido en litio puede ser considerable.
♦
Iones alcalinotérreos.
CALCIO: se encuentra muy extendido en la naturaleza, constituyendo aproximadamente el 3.5 % de la
corteza terrestre. Forma parte de gran número de rocas y minerales y muchas aguas minerales, normalmente
frías, a consecuencia de la acción de los agentes atmosféricos sobre las rocas.
MAGNESIO: aproximadamente el 2.2 % de la corteza terrestre está formada por magnesio, que a causa de
su gran reactividad química no se presenta libre, sino combinado, formando minerales y rocas. El magnesio,
como el calcio, es frecuente en las aguas, en particular en las procedentes de terrenos terciarios.
ESTRONCIO y BARIO: el estroncio y el bario suelen ser acompañantes del calcio, aunque siempre en
proporciones muy bajas, ocurriendo lo mismo con el berilio.
♦
Iones pertenecientes a los elementos de transición.
HIERRO: el hierro es uno de los metales más abundantes en la corteza terrestre y constituye el 4.7 % de ella.
En estado nativo sólo se encuentra en los meteoritos; por el contrario, se presenta con mucha frecuencia en
minerales oxigenados y sulfurados. También se encuentra en las aguas minerales el hierro, pudiendo dar idea
de la importancia de este componente el que basta un contenido de 5 ó 10 mg de ion ferroso por litro para que
el agua se considere ferruginosa, prescindiendo de sus restantes componentes. Muchas de estas aguas son
también carbónicas, puesto que aseguran la disolución y conservación del ion ferroso; pero este mismo hecho
manifiesta la difícil conservación de las aguas ferruginosas.
MANGANESO: el manganeso suele acompañar al hierro en las aguas minerales, aunque su proporción sea
siempre muy pequeña.
♦ Otros cationes.
El análisis espectrográfico ha permitido comprobar la presencia en las aguas minerales de un gran número de
cationes, tales como el aluminio, la plata, el plomo, el bismuto, el cinc, el cadmio, el vanadio, etc.,
considerados "oligoelementos o microcomponentes”.
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Revisión Bibliográfica
♦ Iones haluros.
Se corresponden con los elementos pertenecientes al subgrupo B del grupo VII de la tabla periódica y su
nombre deriva de halógenos (formador de sales), porque sus combinaciones metálicas tienen el carácter
salino del tipo de sal común.
ION CLORURO: dentro de los haluros ofrece un gran interés el cloruro, que es un elemento de gran poder
de reacción, por lo que no se presenta en la naturaleza en estado libre. Por el contrario se encuentra repartido
en forma de combinaciones metálicas, constituyendo el 0.19 % de la corteza terrestre, incluyendo el agua de
mar. Los cloruros se encuentran en las aguas, siendo las más ricas en ellos las procedentes de terrenos
sedimentarios y especialmente de los terciarios, aunque también las aguas profundas suelen contenerlos,
aunque en menor proporción.
IONES FLUORURO, BROMURO Y YODURO: el flúor no se encuentra libre en la naturaleza, dada su
gran reactividad, pero combinado se haya ampliamente distribuido en las rocas que componen la parte sólida
de la tierra y en el agua de mar (2 mg/l). El ion fluoruro solo se encuentra en proporciones considerables en
las aguas eruptivas profundas, en tanto que bromuro y
yoduro se encuentran en las aguas cuya
mineralización es de origen lacustre. La acción de estos aniones es menos general y más selectiva.
♦
Iones derivados del carbono.
El carbono pertenece al grupo IV B de la tabla periódica, siendo un elemento fundamentalmente no metálico.
Debido a los estados de oxidación que puede alcanzar forma dos series de iones:
CARBONATOS
Y BICARBONATOS: en las aguas minerales es frecuente la presencia de estos
componentes y de carbónico, dependiendo la relación entre unos y otros del pH, de la temperatura del agua,
flora y otros muchos factores; de ahí su escasa estabilidad. En la literatura se suele considerar al bicarbonato
y al carbonato como "alcalinidad" del agua.
♦
Iones derivados del azufre.
El azufre en sus diferentes formas iónicas, constituye uno de los mas destacados factores mineralizantes de
las aguas minerales. Su forma más frecuente es la oxidada en forma de sulfatos; pero también se puede
encontrar en forma reducida como hidrógeno sulfurado y sulfhidratos.
♦ Derivados nitrogenados.
De los derivados nitrogenados del agua provienen fundamentalmente de los compuestos orgánicos o
vegetales, pero en esencia, el nitrógeno, que es un elemento relativamente poco abundante en la superficie
terrestre, proviene fundamentalmente de la atmósfera, de donde continuamente es extraído por los seres
vivos, para realizar su metabolismo.
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Revisión Bibliográfica
En un agua natural se encuentran, además del nitrógeno molecular disuelto, los compuestos nitrogenados
siguientes: amoníaco, nitritos, nitratos y moléculas orgánicas nitrogenadas. Tales compuestos se encuentran,
por lo general, en muy bajas concentraciones en las aguas minerales y su significación es escasa y acaso
interesante, por poder ser indicio de contaminación.
♦ Otros elementos.
SILICIO: casi todas las aguas minerales contienen cantidades apreciables de silicio bajo forma de sílice libre
coloidal o anión silícico, pudiéndose encontrar en cantidades considerables en ciertas aguas de origen
profundo.
BORO: finalmente, se considerará en este lugar el boro, que con cierta frecuencia se encuentra en las aguas
minerales, tanto en las profundas como en las superficiales, aunque siempre en muy bajas concentraciones, al
estado de anión borato.
♦ Gases.
Diversos cuerpos gaseosos pueden figurar disueltos o simplemente incorporados en las aguas
mineromedicinales, entre ellos el hidrógeno (H2), oxígeno (O2), dióxido de carbono (CO2), sulfhídrico (H2S),
etc. El conocimiento de los mismos es interesante, ya que el hidrógeno indica un origen profundo, el oxígeno
es siempre de origen aéreo, el carbónico suele ser propio de aguas profundas y muchas veces bicarbonatadas,
llegando a constituir el grupo de aguas carbogaseosas, el sulfhídrico es propio de aguas sulfuradas,
preferentemente cálcicas y pH ácido o cercano a la neutralidad, ya que por encima de 7,5 predominan los
sulfhidratos. El nitrógeno, al que se le concedió hace años bastante interés, carece realmente de valor
terapéutico, y algo parecido ocurre con los gases nobles o raros, que tienen mas interés hidrogeológico que
terapéutico, puesto que no se les reconoce acción alguna destacable.
Otra concepto diferente es el de radioemanación o radón y aun incluso el torón y actinón, que confiere efectos
radiactivos a las aguas que los contienen en suficiente cantidad.
♦ Materia orgánica, microflora y microfauna.
En las aguas minerales se puede encontrar materia orgánica en proporciones variables, pudiendo ser carente
de organización u organizada. Su origen suele ser el terreno, facilitando su incorporación las peculiares
condiciones de presión, temperatura, etc., del agua; pero también puede proceder de los detritos o residuos
metabólicos de la flora autótrofa, ya que es rara la contaminación de las aguas profundas cuando son captadas
y protegidas debidamente.
También es posible encontrar en las aguas minerales pequeñas cantidades de ciertos compuestos orgánicos
que se engloban bajo la designación de materia húmica o ácidos húmicos, de estructura química mal
conocida y que figuran en mayor proporción en los depósitos de determinadas fuentes naturales ricas en flora
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Revisión Bibliográfica
autótrofa, residuos vegetales, algas, plancton, etc. Estos depósitos orgánico-minerales de consistencia
mucilaginosa se denominan biogleas desde la conferencia de Dax de 1949.
Por lo que respecta a la materia orgánica organizada, y más concretamente a la flora hidromineral, esta
integrada por un conjunto de especies macro y microscópicas en asociación compleja estrechamente
relacionadas con la especial mineralización,
temperatura, pH, luminosidad del agua, etc. Entre los
microorganismos más frecuentes figuran las algobacterias verdes o clorofíceas, las algas azules o cianofíceas,
diatomeas, y las directamente relacionadas con la mineralización, tales como las sulfobacterias que oxidan el
sulfhídrico, sulfuros, sulfitos, etc., hasta liberar azufre que fijan en su protoplasma. Las ferrobacterias de las
aguas ferruginosas que utilizan el hierro para cubrir sus existencias vitales; las manganobacterias, que
precisan del manganeso; las halofitas, propias de las aguas cloruradas y también la flora termófila, que se
encuentra en las aguas con temperatura superior a los 40 oC, a la que no sobreviven las especies ordinarias en
las aguas superficiales.
La fauna de las aguas minerales es siempre escasa y rara vez alteran la composición de las mismas; pero se
debe estudiar cuidadosamente pues aunque la mayoría de los flagelados, rizópodos, infusorios, rotíferos,
crustáceos, etc., son inocuos también hay algunos que pueden ser alterantes desde el punto de vista sanitario.
Llegado a este punto se hace necesario introducir un grupo de conceptos y definiciones relacionadas con las
aguas minerales y su clasificación y que de una forma u otra serán usados en el presente estudio.
II.1.1.3 Discusión teórica sobre conceptos y definiciones relacionados con las aguas minerales.
♦
Agua Mineral.
El concepto de agua mineral ha sido estudiado por diferentes autores a lo largo de muchos años, todo lo cual
ha provocado la existencia de un sinnúmero de definiciones, las cuales pueden ser más o menos exactas, en
dependencia de los factores considerados.
Grünhut, en 1911, estableció como condiciones para que un agua se considere mineral con relación a la
Balneología y al comercio, el contener más de un gramo de sustancia sólida disuelta o bien componentes
especiales en cantidades superiores a determinadas proporciones o temperaturas superiores a 20 oC [5, 6].
La Organización Mundial de la Salud (OMS), en 1969, consideró como agua mineral natural la
bacteriológicamente incontaminada, procedente de fuentes subterráneas, con un mínimo de un gramo de
mineralización por kilogramo o 250 mg de CO2 libre, con propiedades favorables para la salud, según
criterios admitidos por el Comité Coordinador de la FAO/OMS [5, 6].
Cadish en 1969 y Urbani en 1991 [22, 56], plantearon que un agua mineral es aquella con un residuo seco
superior a 1 g/L, o que sin tener tal cantidad de residuo tenga más de 1 mg/L de litio; 5 mg/L de hierro; 10
mg/L de estroncio; 1 mg/L de yodo; 2 mg/L de flúor; 1,2 mg/L de sílice, etcétera. Si no se dispone de la
21
Revisión Bibliográfica
información sobre el residuo seco, se puede utilizar el total de sólidos disueltos (igual a la suma de aniones y
cationes) en exceso a 1 g/L.
Según Manuel Armijo Valenzuela y Josefina San Martín Bacaicoa [5, 6], las aguas minerales naturales tienen
su origen en un estrato o yacimiento subterráneo y brotan de un manantial en uno o varios puntos de
alumbramiento, naturales o perforados. Plantean además que la temperatura, la mineralización y los
parámetros característicos del agua deberán mantenerse constantes no debiendo verse afectados por posibles
variaciones del caudal del manantial. Los citados autores consideran además que dichas aguas se diferencian
de las restantes aguas naturales,
por su naturaleza, caracterizada por su contenido en minerales,
oligoelementos y, en ocasiones, por determinados efectos y por su pureza original.
Resulta también interesante el concepto dado por Ignacio Morell Evangelista [35], el cual considera como
agua mineral aquella cuyo contenido en total de sólidos disueltos excede los 1000 mg/l y, en muchos casos,
contiene constituyentes químicos particulares con supuestos valores terapéuticos.
♦ Agua mineromedicinal.
Las aguas mineromedicinales se pueden definir, de una manera genérica, como un agua natural que puede ser
utilizada directamente con fines terapéuticos. Son aquellas que ejercen una acción fisiológica positiva. Se
distinguen de las otras aguas naturales por su origen, generalmente profundo, por su originalidad físicoquímica, variedad, calidad y cantidad de materias disueltas, por su valor terapéutico, reconocido por los
organismos oficiales, y por su pureza original [51].
La Organización Mundial de la Salud (OMS) las define como:... “agua bacteriológicamente incontaminada
que procedente de una fuente subterránea natural o perforada, contiene una determinada mineralización y
puede inducir efectos favorables para la salud, debiendo estar así reconocido por la autoridad pertinente del
país de origen” [8].
En las aguas mineromedicinales es de enorme importancia considerar la cantidad total de sus factores
mineralizantes (residuo seco), pero quizá más las distintas sustancias fijas disueltas. De la mineralización
total dependen muchas propiedades, tales como sus efectos osmóticos, densidad, viscosidad, tensión
superficial, etc.; pero la mayoría de sus efectos sobre el organismo, no meramente físicos, se relacionan con
los componentes mas destacables que llevan en disolución, entre los que figuran los cationes sodio, calcio,
magnesio, potasio, litio, hierro, etc., y los aniones: cloruro, sulfato, bicarbonato, etc. [8].
En 1994, Manuel Armijo Valenzuela y Josefina San Martín Bacaicoa [5], definieron que las aguas
mineromedicinales,...” son aquellas, que por sus especiales características se han acreditado oficialmente
como agentes terapéuticos y han sido declaradas de utilidad pública por los organismos pertinentes”... Por
otra parte los citados autores plantean que dado que el efecto terapéutico tiene que ser forzosamente
dependiente de la especial composición y características del agua, es imprescindible que las aguas
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Revisión Bibliográfica
mineromedicinales tengan una constancia comprobada y se mantenga perennemente en las condiciones del
momento de su autorización oficial, constituyéndose en una entidad independiente sometida, exclusivamente,
a sus propios cánones.
♦ Agua Termal.
Llegado este punto y antes de definir lo que se entiende por agua termal, los autores del presente trabajo han
considerado importante definir primero, lo que se entiende por Gradiente Geotérmico y su influencia en el
origen de los procesos generadores de calor en el interior de la tierra. Tales procesos son de obligada atención
a la hora de interpretar los mecanismos de adquisición de la temperatura por parte de las aguas minerales.
Gradiente Geotérmico.
El Gradiente Geotérmico ha sido definido [35] como la profundidad de penetración en el suelo, expresada en
metros, para que la temperatura aumente 1 oC. Su valor medio es de 30 - 35 metros, aunque dicho gradiente
puede alcanzar valores de 10 - 15 metros en regiones volcánicas y hasta 60 - 80 metros en macizos graníticos.
En las áreas de flujo bajo de calor los gradientes geotérmicos son del orden de 2 a 4 °C cada 100 metros, por
lo que a profundidades entre 1.5 y 2.5 kilómetros se encuentran temperaturas de 60 a 90 °C (Sánchez, 1985)
en [35] . En las áreas de flujo de calor anómalo el gradiente geotérmico alcanza valores de 15 a 30 °C cada
100 metros, por lo que a profundidades de 1.5 a 2 kilómetros se pueden encontrar temperaturas de 200 a 300
°C.
La profundidad mínima P de origen del agua viene dada por la fórmula:
P = (Ts - T)gT
donde:
Ts: temperatura media de la surgencia en °C.
T: temperatura media en la zona de emergencia en °C.
gT: gradiente geotérmico en metros.
Este proceso es el responsable de la temperatura que adquieren la mayoría de las aguas termales, pero existen
otros factores secundarios que contribuyen a incrementar la temperatura de las aguas, tales como vulcanismo
reciente, enfriamiento de magmas y ciertas reacciones físico-químicas, tales como reacciones exotérmicas y
desintegración de minerales radioactivos.
Se considera como agua termal aquella que tiene una temperatura apreciablemente superior constante y
superior a la temperatura media atmosférica local [35].
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Revisión Bibliográfica
Dentro de la definición es importante plantear también el hecho comprobado de que toda agua termal es,
necesariamente un agua mineral y ocurre que, con frecuencia, las aguas que en algún momento de su historia
hidrogeológica han tenido temperaturas elevadas son, al mismo tiempo, minerales, debido a su prolongado
tiempo de residencia y a su capacidad de interacción con la roca almacén [35].
♦
Agua Termomineral.
La denominación “agua termomineral”, aunque empleada frecuentemente, no responde a una definición
precisa. Algunos autores agrupan bajo ese vocablo, todas las aguas que se distinguen por su temperatura o su
mineralización (o las dos al mismo tiempo) y suelen identificarse directamente con las aguas del manto
freático de una región dada [47]. Castany, en 1971 en [35] las definió como: “aguas naturales dotadas de
propiedades terapéuticas particulares”. En la actualidad existe una denominación que tiende a relacionar el
concepto de agua termomineral con el de agua mineral, aunque esto último no ha tenido gran aceptación en la
comunidad científica y en general se considera preferible no usar el concepto [47].
Una vez definidos los principales conceptos que se relacionan con el estudio de las aguas minerales,
corresponde ahora centrar la atención en las principales clasificaciones de las Aguas Naturales y Minerales.
II.1.1.4. Discusión teórica sobre métodos de clasificación de las aguas minerales.
La gran variedad de aguas minerales existentes ha hecho que su clasificación sea sumamente diversa. En la
bibliografía existente se encuentran clasificaciones según origen, uso, temperatura, tonicidad, mineralización
global, composición química, acciones fisiológicas, actividad terapéutica, caudal, etc.
♦ Origen
Según su Origen, Gautier ha dividido las aguas en superficiales y profundas [9]:
−
Superficiales
De origen meteórico o marino. Esta agua penetran en el suelo hasta llegar a capas impermeables donde se
acumulan en masas de mayor o menor volumen y desde donde surgen al exterior aprovechando grietas o
fallas del terreno o, simplemente por desnivel. El agua al atravesar las distintas capas del terreno va captando
minerales por disolución o incorporación.
−
Profundas
Son consideradas como tal las de origen magmático o volcánico, siendo característica de estas aguas la
presencia de elementos mineralizantes que evidencian tal origen.
♦ Principales Usos
Existen clasificaciones que intentan agrupar las aguas por su uso. En el caso específico de las aguas
minerales, sus Principales Usos (Korin, 1994) se pueden esquematizar de la siguiente manera [35]:
24
Revisión Bibliográfica
−
Uso no energético:
- Uso balneológico y terapéutico.
- Aguas de bebida.
- Suministro doméstico.
−
Uso industrial:
- Uso energético.
- Calefacción.
- Uso agrícola.
En función del Uso Potencial del agua para calefacción o suministro eléctrico, se pueden distinguir los
siguientes tipos de agua (Shpak et al. , 1994) en [35]:
−
Aguas de baja temperatura: 20 a 100 ºC.
−
Aguas de temperatura media: 100 a 150 ºC.
−
Aguas de alta temperatura: mayor de 150 ºC.
De las clasificaciones basadas en las propiedades físicas de las aguas, son destacables las que consideran la
temperatura de las mismas. Las clasificaciones basadas en la temperatura del agua implican cierta
complejidad, ya que en muchas áreas emerge más de un manantial siendo, con frecuencia, sus aguas distintas
en composición y temperatura.
Desde el punto de vista de la Temperatura, la clasificación más sencilla es considerar aquella en que su
aplicación no produce sensación de frío ni de calor que, con las variaciones de sensibilidad individual, se
admite que es la comprendida entre 34 y 36 °C. Las aguas que presentan estas temperaturas se denominan
mesotermales, considerándose hipertermales o hipotermales según que temperatura se halle por encima o por
debajo de dicho margen.
♦ Temperatura
Según de profesor Schoeller [13], para clasificar las aguas en dependencia de su Temperatura se hace
necesario considerar la temperatura media anual del aire (Tma) o la temperatura del suelo (Ts) en que brotan
el manantial, de ello se obtiene la siguiente clasificación:
−
Hipertermales: T > Tma + 4 ºC o T > Ts + 2 ºC.
−
Ortotermales: T = Tma + 4 ºC o T = Ts + 2 ºC.
−
Hipotermales: T < Tma o T < Ts – 2 ºC.
25
Revisión Bibliográfica
Desde el punto de vista Hidroterapéutico y en relación con la llamada Temperatura Indiferente del
Organismo, resulta de interés la clasificación que establece que las aguas mesotermales son aquellas con
temperaturas entre 35 y 37 ºC, hipertermales (más de 37 ºC) e hipotermales (menos de 35 ºC) [9].
Con frecuencia se encuentran clasificadas las aguas, por su temperatura, como sigue (Castany, 1971) en [51]:
−
Frías:
−
Hipotermales: entre 20 y 35 ºC.
−
Mesotermales: entre 35 y 45 ºC.
−
Hipertermales: de más de 45 y hasta 50 ºC.
menos de 20 ºC.
Esta clasificación es considerada universal y resulta la más aceptada.
♦ Valores de la Presión Osmótica
También ofrece considerable valor en terapéutica las clasificaciones basadas en los Valores de la Presión
Osmótica (descenso crioscópico) de las aguas con relación a la de los fluidos orgánicos. Atendiendo a este
criterio se establece la siguiente clasificación [9]:
−
Aguas hipotónicas: ∆ inferior a -0.55 ºC.
−
Aguas isotónicas: ∆ entre -0.55 y -0.58 ºC.
−
Aguas hipertónicas: ∆ superior a -0.58 ºC.
♦ Mineralización Global o Mineralización Cuantitativa
Atendiendo a la Mineralización Global o Mineralización Cuantitativa, se han dividido las aguas minerales,
atendiendo al residuo seco a 180 ºC, en: aguas oligominerales las de menos de 0,2 g/l; mediominerales las
que contienen entre 0,2 y 1 g/l, y minerales si sobrepasan 1 g/l [9].
♦ Mineralización Predominante y Especial
Las clasificaciones de mayor aceptación en todo el mundo son las basadas en la Mineralización Predominante
y Especial que pueden contener las aguas. En todas ellas se considera la mineralización total, la predominante
y también la especial, dándose carácter de predominante a aquellos aniones o cationes que representan mas
del 20 % de la masa iónica correspondiente, expresada en miliequivalentes [9].
Siguiendo estas normas, que podemos considerar internacionales, podemos clasificar las aguas minerales
como sigue [8, 9]:
26
Revisión Bibliográfica
−
Aguas con más de un gramo por litro de sustancias mineralizantes.
- Cloruradas: en las que el componente predominante es el cloruro, y siempre el sodio. La concentración en
cloruro y sodio puede ser muy elevada. Las mismas pueden a su vez subdividirse en fuertes (más de 50 g/l),
medianas (10-50 g/l) y débiles (menos de 10 g/l).
- Sulfatadas: en las que predomina el anión sulfato pero los restantes elementos le prestan características
especiales. Estas a su vez pueden, en dependencia de la presencia de otros aniones o cationes variar su
nombre y denominarse: sulfatadas sódicas, sulfatadas Magnésicas, sulfatadas cálcicas y mixtas, que a su vez
pueden ser sulfatadas cloruradas y sulfatadas bicarbonatadas.
- Bicarbonatadas: en las que predomina el anión bicarbonato, pero también el sodio. Las mismas en
dependencia del contenido de aniones y/o cationes pueden ser bicarbonatadas sódicas, bicarbonatadas
cálcicas o mixtas.
Muchas aguas bicarbonatadas se denominan también carbónicas, por contener cantidades relativamente
elevadas de ácido carbónico libre; pero si este contenido supera los 250 mg del carbónico natural se
denominan carbogaseosas o aciduladas.
−
Aguas con factores mineralizantes especiales.
- Sulfuradas o sulfúreas: en las que la característica fundamental es el contenido azufrado reducido, pero en
las que se pueden diferenciar tres agrupaciones según sus componentes: Sódicas, Cálcicas y Cloruradas.
- Ferruginosas: en las que lo destacable es el contenido en hierro reducido, que, según las taxonomías, debe
superar los 5 ó 10 mg/l.
- Radiactivas: por su contenido en radón y que debe superar unos mínimos establecidos diferentes en cada
país.
−
Aguas con mineralización inferior a un gramo por litro.
En ellas la mineralización es inferior a 1 g/l, admitiéndose los subgrupos de débil mineralización (menos de
0.2 g/l) y de mediana mineralización (0.2-1 g/l), pero sin considerárseles factores mineralizantes especiales.
En este último grupo, atendiendo a su temperatura, pueden admitirse dos grupos principales:
- Acratopegas: con menos de 20 °C.
- Acratotermas: con mas de 20 °C.
♦
Clasificación hidroquímica de las aguas minerales.
Dentro de las clasificaciones basadas en los criterios químico-físicos de las aguas minerales, ocupan un lugar
importante aquellas que han sido denominadas como clasificaciones hidroquímicas. Las mismas se basan en
el contenido de los iones más abundantes. En la literatura aparecen numerosas clasificaciones que responden
27
Revisión Bibliográfica
a diferentes objetivos (García, 1988; Catalán, 1988; Fagundo, 1996) en [22]. De su análisis se puede
considerar como más ventajosas las siguientes:
−
Clasificación de Alekine.
−
Clasificación de Shchoukarev.
−
Clasificación de Kurlov.
−
Clasificación de Palmer.
−
Clasificación de Schoeller.
De todas ellas el método de clasificación más utilizado es el de Kurlov, el cual toma en consideración los
aniones y cationes que exceden el 20 % de meq/L, de lo cual se obtiene que:
−
En relación con los aniones:
- Aguas bicarbonatadas.
- Aguas sulfatadas.
- Aguas cloruradas.
- Aguas bicarbonatadas sulfatadas.
- Aguas bicarbonatadas cloruradas.
- Aguas sulfatadas cloruradas.
- Aguas sulfatadas cloruradas bicarbonatadas.
−
En relación con los cationes:
- Aguas cálcicas.
- Aguas magnésicas.
- Aguas sódicas.
- Aguas cálcicas magnésicas.
- Aguas cálcicas sódicas.
- Aguas magnésicas sódicas.
- Aguas cálcicas magnésicas sódicas.
Una variante del método de Kurlov se ha propuesto por Fagundo en [22] sobre la base de las relaciones
estequiométricas entre Na+ + K+: Ca2+: Mg2+: Cl : HCO3 : SO42-. El método, por su importancia como método
de reconocimiento de patrones, será discutido más adelante dentro del trabajo.
28
Revisión Bibliográfica
II.1.1.5 Aspectos recogidos en las normativas cubanas relacionados con las aguas minerales.
Las normativas cubanas [40],
establecen que un agua mineral es el agua de origen natural, cuyas
características físicas, químicas y microbiológicas, con caudal determinado, son estables durante el ciclo
hidrológico y cumplen con los requerimientos higiénico sanitarios establecidos. En la norma se establece que
a las aguas minerales también se les conoce como aguas termales.
Dentro de las normativas se establece que: Las aguas minerales poseen una constancia probada con relación a
la temperatura, el caudal, la microflora (saprofítica) y la composición química. Las aguas minerales deben
poseer más de un gramo de minerales disueltos por Kg de agua o bien componentes especiales por cantidad
superior a determinadas proporciones, también se establecen restricciones con relación a temperatura y no
deben poseer gérmenes patógenos.
Los mismos documentos plantean además que las aguas minerales según sus usos, se dividen en cuatro tipos
[39, 40, 41]:
♦ Agua mineral natural.
Es aquella que se diferencia claramente de la potable y que proviene directamente de fuentes naturales o
perforadas de agua subterráneas procedentes de rocas acuíferas. Esta agua contiene determinadas sales
minerales y/o oligoelementos u otros constituyentes necesarios para el metabolismo humano con una
composición, caudal y temperatura constantes, teniendo en cuenta los ciclos de las fluctuaciones naturales.
Este concepto se corresponde con el de agua mineral discutido en el acápite 3.1.
♦ Agua mineral medicinal.
Es aquella que por su composición y características propias puede ser utilizada con fines terapéuticos, desde
el área de emergencia hasta el lugar de utilización, dadas sus propiedades curativas demostradas por: analogía
con similares tipos de agua existentes, por experiencia local, por estudios correspondientes o mediante
ensayos clínicos y evaluación de procesos específicos de experiencia médica comprobada, así como
conservar, caso de ser envasada, sus efectos beneficiosos para la salud humana.
Este concepto se corresponde con el de agua mineromedicinal discutido en el acápite 3.2.
♦ Agua mineral termal.
Es aquella cuya temperatura de surgencia debe ser superior al menos en 4 grados centígrados, a la media
anual ambiental del lugar donde emergen, permitiendo usar su acción calorífica.
Este concepto se corresponde con el de agua termal discutido en el acápite 3.3.
♦ Agua mineral industrial.
29
Revisión Bibliográfica
Agua mineral que por su composición (cuantitativa y cualitativa) permite un aprovechamiento racional de los
minerales que contiene.
Las normativas establecen los requisitos cuantitativos para las aguas minerales, los cuales se refieren a los
tres aspectos fundamentales de su distinción: la mineralización, la temperatura y los componentes bioactivos.
Con respecto a la Mineralización se establece lo siguiente:
Mineralización
Rango de valores para estimar
De baja mineralización
De mineralización media
De alta mineralización
menor de 0,2 g/l de sólidos totales.
entre 0,2 y 1,0 g/l de sólidos totales.
mayor que 1,0 g/l de sólidos totales.
Con respecto a la Temperatura se establece lo siguiente:
Temperatura
Hipotermales:
Mesotermales:
Hipertermales:
Rango de valores para
estimar
menor de 4 oC con respecto a
la temperatura media anual.
aproximadamente igual a la
temperatura media anual.
mayor de 4 oC con respecto a
la temperatura media anual.
Con respecto a los Componentes bioactivos se establece lo siguiente:
Componentes
H2S
CO2
Li
Sr
Ba
Fe+2
Br
I
As
F
H3BO3
H2SiO2
Rn
Concentración
Mayor o igual a 1.0 mg/l
Mayor o igual a 250.0 mg/l
Mayor o igual a 1.0 mg/l
Mayor o igual a 10.0 mg/l
Mayor o igual a 5.0 mg/l
Mayor o igual a 5.0 mg/l
Mayor o igual a 4.0 mg/l
Mayor o igual a 1.0 mg/l
Entre 0.2-0.3 mg/l
Entre 1.0-2.0 mg/l
Mayor o igual a 4.0 mg/l
Mayor o igual a 50.0 mg/l
Mayor o igual a 1.82 nCi/l
Como parte de la recopilación bibliográfica realizada se obtuvo un volumen extra de información sobre
conceptos y definiciones y métodos de clasificación relacionados con las aguas naturales y minerales, las
cuales, por motivos de espacio y estructura de la tesis, no fueron recogidos dentro de la misma. El Anexo Ι
ofrece un Glosario de términos y definiciones importantes en el estudio de las aguas minerales, como
apéndice del Capítulo ΙΙ de la presente Tesis.
30
Revisión Bibliográfica
II.1.2 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN.
II.1.2.1 Inventario de los sectores en estudio.
En el territorio cubano y teniendo en cuenta la existencia de los principales factores del medio físicogeográfico que influyen en la formación de las aguas minerales; estructura geológica, relieve, clima e
hidrografía, se originan condiciones que favorecen la ocurrencia de yacimientos de aguas minerales, los
cuales están distribuidos a todo lo largo y ancho de la isla y que forman parte de diferentes ambientes
geológicos de formación. Dichos yacimientos pueden ser estudiados, a partir de las características de las
surgencias naturales (fuentes hidrominerales) que en ellos existen. El estudio de un sector hidromineral
específico, puede enfocarse tanto desde el punto de vista de las condiciones concretas del origen de las aguas,
como desde el punto de vista de los ambientes físico-geográficos en que estas brotan.
En la tesis fue elegida como área de estudio el Distrito Físico-Geográfico Pinar del Río, ya que el mismo
constituye una de las regiones del país con mayor grado de estudio de las aguas minerales, lo cual aporta un
importante volumen de información a procesar. Dentro del distrito e independientemente del grado de estudio
que tuviera una zona dada, se decidió estudiar las fuentes de aguas minerales sin tener en cuenta la
clasificación técnico-económica que los subdivide en yacimientos, manifestaciones, etc. y si la localización
real de las mismas en un sector determinado, lo cual permitió definir, para el uso exclusivo dentro de la
presente Tesis, del siguiente concepto:
- Sector Hidromineral: constituye un espacio de terreno de la corteza terrestre, sin límites definidos y/o
variables, que agrupa a un conjunto de fuentes de aguas minerales y pozos, correspondientes a un mismo
yacimiento, manifestación, etc. Las mencionadas fuentes y pozos, dentro de los límites del sector, pueden o
no poseer la misma composición químico-física.
Los sectores hidrominerales en estudio, están distribuidos de oeste a este, a lo largo de 150 Km,
aproximadamente, desde el poblado de Arroyos de Mantua hasta el límite con la provincia La Habana y se
nombran:
1. Sector hidromineral Zequeira.
2. Sector hidromineral Los Portales.
3. Sector hidromineral Aguas Claras.
4. Sector hidromineral San Vicente.
5. Sector hidromineral Cueva de los Portales.
6. Sector hidromineral San Diego de los Baños.
7. Sector hidromineral Bermejales.
31
Revisión Bibliográfica
8. Sector hidromineral El Sitio.
9. Sector hidromineral Mil Cumbres.
10. Sector hidromineral Cajálbana.
11. Sector hidromineral Pan de Guajaibón.
12. Sector hidromineral Rancho Lucas.
13. Sector hidromineral Cacarajícara.
14. Sector hidromineral Pozo Azul.
15. Sector hidromineral Rancho Mar.
16. Sector hidromineral Soroa.
17. Sector hidromineral Las Terrazas.
En la figura 1 se muestra la ubicación de los sectores hidrominerales dentro del Distrito Físico-Geográfico
Pinar del Río. El mapa, que se presenta en la figura 1, así como los restantes mapas que se presentan en la
Tesis fueron confeccionados con ayuda del programa Mapinfo [30].
II.1.2.2 Recopilación de la información analítica.
La información analítica base del estudio fue obtenida, fundamentalmente, a partir de los informes de
exploración geológica para las aguas mineromedicinales en la Provincia de Pinar del Río [17, 21, 44, 44, 45,
48]. La información obtenida no resultó homogénea, ya que dependía del estadio dentro de la investigación
geológica del área en cuestión, así como del grado de profundidad alcanzado en la investigación realizada; no
obstante se pudo obtener un total de 361 series de datos, con los que se procedió a realizar el estudio
propuesto en el presente proyecto. Los datos iniciales fueron obtenidos en miligramos por litros. Con
posterioridad la información inicial fue complementada con resultados analíticos derivados de estudios
actuales realizados por el CENTERVISA
♦
Procesamiento y corrección de los datos.
Las Bases de Datos iniciales fueron creadas con el programa Hidrowin [12], el cual permitió además hacer la
corrección de los mismos, a través del uso del módulo Reports (General), el cual calcula el Balance Iónico
para cada una de las muestras.
Para establecer el Balance Iónico es necesario utilizar los contenidos en miliequivalentes por litros de los
iones mayoritarios en las aguas [4]. La concentración
en miliequivalentes de un ion dado se calcula
dividiendo su concentración en miligramos por litros por su peso equivalente. El balance iónico es muy útil al
realizar un control de los resultados analíticos, puesto que para aguas con un pH cercano a 7, la suma de los
32
Revisión Bibliográfica
aniones, expresados como concentración de miliequivalentes, debe corresponder, lo más exactamente posible,
con la suma de los cationes expresada de la misma manera [4]. La posible diferencia de ambos resultados no
debe superar los 0.3 meq, para concentraciones aniónicas y catiónicas del orden de 6 meq, un 5 %. Cuando se
alcanzan los 60 meq, no se debe superar 1 meq, un 6 %. Si la diferencia supera estas cifras, hay que proceder
a verificaciones analíticas, lo cual significa que los datos no deben ser utilizados. De esta forma, de los datos
originales fueron rechazados 41 series (16 %).
El propio programa Hidrowin permitió la conversión de los datos originales en miligramos por litros a otras
unidades necesarias para el posterior procesamiento de los datos. Con posterioridad fueron creadas bases de
datos, con ayuda del programa Excel [32], lo cual facilitó futuros tratamientos realizados. El Anexo ΙΙ ofrece
la totalidad de las series de datos obtenidos y corregidos, según se explica con anterioridad, expresados en
miligramos por litros.
II.1.2.3. Niveles de estudio y métodos aplicados en la investigación.
La Investigación realizada se organizó en dos niveles de aproximación al problema:
Primer Nivel (a escala regional): donde se procedió a la caracterización de todos los sectores hidrominerales
del Distrito Físico-Geográfico Pinar del Río y al uso de diferentes Métodos de Clasificación de las aguas
Minerales, a lo cual se adicionó la aplicación de Métodos de Reconocimiento de Patrones Hidrogeoquímicos.
Posteriormente se hizo un análisis sobre la distribución de los sectores dentro las unidades de la
Regionalización Físico-Geográfica y Paisajística en el Distrito Pinar del Río. Finalmente se procedió a la
determinación del origen de la composición química de las aguas subterráneas mediante la aplicación de
Modelos de Balance de Masas para cada sector.
Segundo Nivel (a escala local): en el cual se procedió a caracterizar las fuentes hidrominerales del Sistema
Hidrotermal San Diego de los Baños-Bermejales desde el punto de vista hidroquímico, a través de la
aplicación de Métodos de Reconocimiento de Patrones, de la determinación del origen de la composición
química de las aguas subterráneas mediante Modelos de Balance de Masas, de la aplicación de los métodos
de la Estadística Multivariada, del estudio de las Condiciones de Equilibrio Termodinámico respecto a
diferentes minerales y de la aplicación de métodos para Estimar la Temperatura y Yacencia de Acuíferos
Profundos y los procesos de Mezclas de Aguas, todo lo cual posibilitó el establecimiento de Modelos
Geoquímicos y Geotérmicos para el sistema hidrotermal.
Los sistemas hidrotermales han sido objeto de estudios hidrogeológicos e hidroquímicos en esta última
década, con el objetivo de evaluar el potencial geotérmico existente en cada país para fines energéticos, de
embotellamiento de agua mineral, así como de explotación balneológica y recreativa. Las aguas minerales de
las fuentes del sector San Diego de los Baños han sido estudiadas desde el punto de vista terapéutico
(Santamarina,
1948; Rodríguez, 1998) [23], hidrogeológico (Peláez, 1990) [45] y de caracterización
químico-física (Embil, 1946-47; Embil y Trelles, 1947; Guerra, 1947a y b; López-Rendueles et al., 1949;
33
Revisión Bibliográfica
Santana, 1987) [22], por su parte las aguas minerales de las fuentes del sector Bermejales, situado a unos
pocos kilómetros y con una composición similar, han sido menos estudiadas (Trelles, 1948) [55]. Sin
embargo, no se ha realizado hasta el presente un estudio de tipo hidrogeoquímico encaminado a esclarecer los
procesos geoquímicos que tienen lugar en los citados sectores y su relación con las propiedades químicofísicas de las aguas presentes. Esto último justifica la importancia del estudio que se realiza en el sistema
hidrotermal San Diego de los Baños-Bermejales.
En el procesamiento realizado, a diferencia de otros sectores, fueron incluidos datos sobre la composición
química de las aguas en profundidad, todo ello para complementar el análisis a realizar.
♦
Métodos de Caracterización y Clasificación de las aguas de los sectores en estudio.
A partir del estudio teórico-metodológico realizado, fueron seleccionados como criterios clasificatorios más
válidos los siguientes:
- Clasificación de Castany (1971), para la clasificación de las aguas desde el punto de vista de su temperatura.
- Clasificación de Armijo Valenzuela y San Martín Bacaicoa (1994), para la clasificación de las aguas desde
el punto de vista de su mineralización global o cuantitativa.
- Clasificación de Armijo Valenzuela y San Martín Bacaicoa (1994), para la clasificación de las aguas desde
el punto de vista de su mineralización predominante y especial.
- Clasificación de Kurlov, para la clasificación de las aguas desde el punto de vista hidroquímico. En este
caso el criterio clasificactorio fue apoyado por el uso de diagramas de Piper-Hill, para la representación de la
composición química de las aguas [33]. El propio diagrama de Piper-Hill fue utilizado, dentro del análisis de
cada sector, para llegar a conclusiones sobre el origen de las aguas, según lo planteado por Cerón García et al
(1993) en [14].
- Clasificación de Korin (1994), para la clasificación de las aguas desde el punto de vista de sus uso.
El resto de las clasificaciones discutidas, resultan de menor interés o requieren de criterios extra para ser
aplicadas y en otros casos no satisfacen los objetivos de la presente tesis. Los criterios discutidos relacionados
con las normativas cubanas, en gran medida recogen y repiten ideas y conceptos dados por autores de
reconocida fama internacional (Castany, 1971; Armijo Valenzuela y San Martín Bacaicoa, 1994) en [9, 35] y
aunque dichos criterios resultan válidos, los autores de la presente tesis decidieron no considerarlos.
♦
Métodos de Reconocimiento de Patrones Hidrogeoquímicos.
Debido a la estabilidad relativa de la composición química de las aguas minerales, los métodos de
reconocimiento de patrones constituyen una herramienta prometedora para el análisis de los tipos de aguas
presentes en un sistema hidrotermal, sus posibles cambios y sus orígenes. En el campo de las aguas
minerales, el empleo de estos métodos de reconocimiento de patrones han permitido establecer diferencias
34
Revisión Bibliográfica
hidroquímicas en distintas fuentes (Sánchez et al., 1996; Tillán et al., 1995) en [23].
Entre estos métodos, el propuesto por Fagundo [23] ha mostrado gran utilidad para la interpretación de los
procesos geoquímicos que tienen lugar en el medio acuático y para el control de la calidad de las aguas
mediante métodos basados en modelos hidrogeoquímicos (Fagundo, 1996; Fagundo y Rodríguez, 1991) en
[23].
En el método mencionado en el párrafo anterior, la composición química es expresada en términos de tanto
por diez, lo cual se logra dividiendo por 10 la concentración expresada en porcentaje de meq/l y luego
redondeando a números enteros entre 1 y 8. Según esta notación, cada patrón se expresa mediante un juego de
seis números enteros (tres para los aniones y tres para los cationes), ordenados según la secuencia:
Na++K+:Ca2+:Mg2+ - Cl-:HCO3-:SO42-. De esta forma se pueden crear hasta 27 X 27 = 729 combinaciones
numéricas o patrones hidrogeoquímicos (ver tabla 1). La operación de clasificación de los datos y la
representación gráfica de los patrones (diagramas de Stiff), se realiza mediante un sistema automatizado, el
cual además realiza la clasificación hidroquímica por el método de Kurlov [33], obteniéndose diagramas de
Stiff [12, 54], para cada fuente de aguas minerales, donde se observa claramente la composición aniónica y
catiónica de las mismas.
♦
Determinación del origen de la composición química de las aguas subterráneas mediante modelos de
Balance de Masas.
El cálculo del balance de masas es de gran utilidad a menudo, para la identificación de reacciones que pueden
explicar diferencias en la química de las aguas a lo largo de su trayectoria, tanto para reacciones de
intemperismo de los silicatos, como para carbonatos, reacciones de oxidación-reducción, etc. En ocasiones
estos cálculos constituyen el primer paso en la elucidación de los procesos geoquímicos, antes de considerar
las aproximaciones más complejas de la modelación del camino de reacción (Appelo y Postma, 1993) en [2].
No obstante se deben tener en cuenta las siguientes limitaciones:
Las soluciones de las ecuaciones de balance de masas no son necesariamente únicas. Diferentes bases de
datos seleccionadas pueden dar iguales esquemas de reacciones consistentes.
No existen restricciones en las ecuaciones de balance de masas. Los cálculos de estas ecuaciones pueden
servir para predecir reacciones imposibles, como precipitación de plagioclasa a baja temperatura o
precipitación de gibbsita cuando la caolinita es la fase estable.
Los métodos de balance de masas han sido utilizados para estimar la fracción de masa extraída de la roca por
la acción de la lluvia, que pasa a las aguas superficiales y subterráneas durante el proceso de intemperismo
(Garrels y Mackencie, 1967) en [25]. También, este tipo de aproximación ha encontrado aplicación para
establecer los cambios producidos en las aguas, las divisiones existentes dentro de un mismo acuífero y para
identificar proceso de mezclas de aguas por efecto de la explotación de una red de pozos [25].
35
Revisión Bibliográfica
El procedimiento de cálculo utilizado en la presente tesis, implementado en el programa MODELAGUA
[24], para la estimación de los procesos geoquímicos que originan la composición química de las aguas
estudiadas se detalla a continuación:
En el caso de aguas subterráneas someras (acuíferos colgados y de la zona no saturada) se calcula primero la
masa extraída por la lluvia, tomando en consideración el factor de evapotranspiración, a través de la
formulación:
f = contenido medio de Cl- medido en la fuente
contenido medio de Cl- en el agua de lluvia
El valor del numerador se toma a partir de la concentración media de Cl- determinada en todas las fuentes de
la región, la cual no debe estar influenciada por aportes procedentes de la disolución de la halita o de fuentes
hidrotermales. Este factor es válido calcularlo a partir del Cl-, debido a la poca variación de su composición,
como resultados de los procesos de interacción agua-roca en la zona no saturada del acuífero.
El producto del factor calculado por la media de la composición química del agua de lluvia para cada
elemento o compuesto estudiado y a su vez restado de la media de la composición química del agua para cada
elemento o compuesto estudiado, en una fuente dada, permite obtener el llamado delta iónico (∆ iónico).
∆ iónico = f X C media lluvia - C media fuente
El delta iónico resulta una correspondencia de la masa resultante en el balance, la cual es debida al
intemperismo (Appelo y Postma, 1993) en [2]. En el caso de presencia de gases disueltos (CO2 y H2S), no se
tiene en cuenta el factor f.
Por su parte en el caso de manantiales procedentes de acuíferos de la zona saturada (fuente permanente) el
cálculo se realiza restando de la composición química media (para cada elemento o compuesto calculado) de
la fuente en estudio, la composición química media (para cada elemento o compuesto calculado) de la fuente
procedente de la zona no saturada del acuífero. En el caso de no disponer de la información necesaria, el
cálculo de la zona saturada se puede realizar a partir del valor de la masa de agua de lluvia, tomando como
factor de evapotranspiración el correspondiente a otra zona de composición litológica similar.
♦
Métodos de estadística multivariada.
El análisis estadístico multivariado tiene la propiedad de reunir y sintetizar grandes conjuntos de datos y
variables, en función de ciertos objetivos, con el fin de obtener informaciones sólidas, que permitan una
mejor comprensión del fenómeno objeto de estudio . En las Ciencias de la Tierra estos métodos han sido
denominados geomatemáticos por algunos investigadores. Su aplicación en la Hidroquímica ha permitido
determinar el comportamiento de los acuíferos cársicos (Valdés et. al. ,1981) en [22] y de otros tipos de
acuíferos ante ciertas acciones externas (Pulido-Bosch, 1989; Dimitrov et. al. ,1993) en [22]. En el caso de las
aguas minerales, su empleo ha facilitado la interpretación del comportamiento hidroquímico de los
36
Revisión Bibliográfica
manantiales termominerales (López-Chicano y Pulido-Bosch, 1996) en [22]. En uno u otro caso, se han
podido estimar modelos de comportamiento, transformar las variables y reducir dimensionalidad, comprobar
o rechazar hipótesis y dar respuesta a diferentes aspectos de carácter práctico.
Entre los métodos de análisis multivariado, se destacan los siguientes [10, 16]:
−
Análisis de cluster o de enjambres: para agrupar las variables hidroquímicas que tienen características
similares. Este método consiste en seleccionar las mayores similitudes (correlaciones) entre parejas de
variables. De esta manera, se forman las primeras parejas que presentan una mayor similitud entre las
mismas. A continuación se genera una nueva matriz de similitud que ya incluye las agrupaciones previas,
como si se tratara de una sola variable. Una vez agrupadas todas las variables, el gráfico que resulta
(dendograma) permite visualizar en forma rápida los grupos de variables afines y distinguirlos de
aquellos que apenas guardan relación con el resto.
−
Análisis factorial: con el objetivo de encontrar nuevas variables (denominadas factores), que serán una
combinación lineal de las primeras y permiten estudiar con más facilidad, y sin pérdida significativa de la
información original, el fenómeno a analizar, su estructura, y evidenciar relaciones entre variables, entre
relaciones, o entre ambas. El procedimiento en el análisis factorial parte de la obtención de n autovalores
y autovectores (componentes principales) de la matriz n x n correlaciones y de la estimación de la
fracción de la varianza total de los datos explicados por cada uno de tales componentes (Pulido-Bosch,
1989) en [49]. Para interpretar mejor los factores se puede ejecutar en éstos una rotación varimax,
mediante la cual las variables originadas son proyectadas sobre los ejes. Esta operación no modifica la
varianza explicada por los factores antes de la rotación.
Como parte del estudio realizado se estudiaron las series de valores representativos de la composición
químico-física de las aguas del sistema hidrotermal San Diego de los Baños-Bermejales, a través de los
métodos anteriormente explicados. Los tratamientos de las series de datos fueron realizados con ayuda de los
programas de computación STATGRAPHICS [52] y STATISTICA [53].
♦ Condiciones de equilibrios termodinámicos de las aguas con respecto a diferentes minerales.
En los estudios hidroquímicos relacionados con las aguas subterráneas, es conveniente conocer el estado en
que se encuentran las mismas con respecto al equilibrio químico con los diferentes minerales, esto es, si el
agua se encuentra subsaturada, saturada o sobresaturada con respecto a los minerales con los cuales ella
interactúa. Esta información permite evaluar si el agua, en un determinado momento de su trayectoria, está en
capacidad de disolver más mineral, si ha perdido esta capacidad o si es capaz de ceder el exceso de minerales
disueltos.
37
Revisión Bibliográfica
A partir del sistema de equilibrio de los carbonatos se han deducido las expresiones que permiten calcular la
capacidad que posee un agua natural para disolver o precipitar minerales (Langmuir, 1971; Back et al, 1966;
Fagundo, 1996) en [22]. En forma general, estos índices se suelen expresar mediante la expresión:
IS = log KIAP
Keq
donde:
IS: índice de solubilidad.
KIAP: Producto de actividad iónica.
Keq: Constante termodinámica de equilibrio mineral.
Y de ello se deduce que:
- Si IS = 0, las aguas se encuentran en equilibrio termodinámico, esto es, saturadas con respecto al mineral de
referencia y no poseen capacidad para seguir disolviendo más dicho mineral.
- Si IS < 0, las aguas se encuentran subsaturadas con respecto al mineral y están en capacidad de seguir
disolviéndolo.
- Si IS > 0, las aguas se encuentran sobresaturadas con respecto al mineral y no están en capacidad de seguir
disolviéndolo.
Estos cálculos, en la práctica resultan muy complejos, facilitándose su ejecución aplicando programas de
computación basados en modelos químico-físicos y de especiación, tales como WATEQ (Truesdell y Jones,
1973; WATESPEC (Wigley, 1977), SAPHIQ (Alvarez y Fagundo, 1991), HIDROWIN (Calmbach, 1995),
HIDROGEOWIN (Alvarez et al, 1999) y otros en [23]. En la presente tesis fueron estudiadas las condiciones
del equilibrio termodinámico de las aguas del sistema hidrotermal San Diego de los Baños-Bermejales, a
partir del cálculo de los índices de saturación, para diversos minerales [12], lo cual permitió definir la
capacidad actual de las aguas para disolver o no diversas fases minerales.
Los estados de saturación de las aguas subterráneas han sido objeto de estudio de muchos investigadores
(Back et al., 1966; Wigley y Plummer, 1976; Back et al., 1986; Fagundo et al., 1993; 1996) [23].
Por lo general, las aguas de las zonas no saturada y de alimentación de los acuíferos, son agresivas
(subsaturadas), poseen capacidad para disolver minerales. A medida que se mueven en sentido horizontal o
vertical van disolviendo más minerales hasta alcanzar la saturación y la sobresaturación. En dependencia de
la solubilidad y disponibilidad en el terreno de los diferentes minerales presentes, las aguas pueden llegar a
saturarse con respecto a uno de ellos, y sin embargo, poseer aún capacidad para disolver otros minerales.
Como resultado de su largo recorrido y de interacciones de tipo agua-roca, las aguas minerales en las
surgencias, suelen encontrarse en equilibrio termodinámico con respecto a la mayoría de los minerales
presentes (Cerón et al., 1993) [14].
38
Revisión Bibliográfica
Una vez alcanzado el equilibrio químico, las aguas naturales y minerales pueden seguir disolviendo más
minerales si éstas se mezclan con otras aguas que poseen diferentes presiones de vapor o mineralización. La
disolución por mezcla de aguas fue reportada por primera vez por Bögli (1971) [23], para explicar los
procesos de corrosión química en las cuevas y acuíferos cársicos.
El efecto de mezcla de aguas juega un importante papel en el proceso de adquisición de la composición
química de las aguas minerales. En la zona saturada de los acuíferos profundos y confinados, las aguas suelen
encontrarse saturadas con respecto a los minerales, dadas las condiciones de mineralización y presiones
gaseosas presentes. Al mezclarse con otras que poseen diferente concentración iónica y gaseosa, se hacen de
nuevo agresivas y disuelven más minerales. En muchos casos, el incremento de la composición química no es
proporcional a las porciones de mezcla de los miembros que participan en la misma, debido al carácter no
lineal de las curvas de solubilidad de los respectivos minerales (Fagundo, 1996; Morell, 1998) [23].
♦
Estimación de la temperatura y yacencia de los acuíferos profundos.
−
Teoría de los Geotermómetros.
Los estudios de termometría hidroquímica pretenden conocer la temperatura a la que se encuentra el fluido
termal en profundidad. Realmente, lo que se mide es la temperatura del último equilibrio termodinámico
entre agua y roca, en caso de que éste se haya producido. Este equilibrio suele tener lugar en el tramo distal
del acuífero que actúa como almacén geotérmico. No obstante lo anterior se considera que el uso de los
geotermómetros debe ser razonablemente crítico [35, 56].
El principio básico de los geotermómetros es aplicar una reacción entre el agua y una o varias fases
minerales, que sea solo función de la temperatura y cuya termodinámica sea perfectamente conocida hasta la
temperatura en la que el agua alcanza su punto crítico. En este caso, la solubilidad o la relación de
solubilidades entre las referidas fases minerales, reflejada en el análisis del agua, permite determinar las
condiciones térmicas en las que se ha producido la reacción de equilibrio [35, 56].
−
Aplicación de métodos geotérmicos.
La utilización de geotermómetros implica una serie de supuestos previos que deben verificarse (Fournier,
White, Truesdell, 1974) en [35, 56]:
Las reacciones entre el agua y la fase mineral que se investiga deben ser función de la temperatura.
Todos los elementos reaccionantes han de ser lo suficientemente abundantes, de manera que no exista
limitación cuantitativa entre el soluto y el disolvente.
Se ha de alcanzar un equilibrio entre el agua y la fase mineral considerada a la temperatura interna en
cuestión, que es la que se pretende averiguar.
Los cambios de composición química durante el ascenso a la superficie han de ser mínimos.
39
Revisión Bibliográfica
No ha de existir mezcla del agua termal ascendente con otras meteóricas de infiltración reciente.
En definitiva, el uso de un geotermómetro químico está controlado, en cuanto a fiabilidad de resultados, por
tres supuestos:
Que el tiempo de residencia del agua (Tr) en el reservorio sea el necesario para que se establezcan los
equilibrios necesarios.
Que el tiempo durante el ascenso del fluido termal (Tt) sea corto para que no haya transferencia térmica.
Que el tiempo necesario para que tenga lugar la reacción de equilibrio (Tc) sea elevado.
En general, debe cumplirse que Tt < Tc < Tr.
Los geotermómetros más utilizados (Cruz Sanjulián y Granda, 1979) en [35, 56] son los químicos. Una
descripción detallada de los mismos se muestra a continuación:
−
Tipos de geotermómetros.
Existen dos tipos de geotermómetros [35, 56]:
a) Cualitativos.
b) Cuantitativos.
En función del método en que se basan los geotermómetros pueden clasificarse en [50].:
a) Isotópicos.
b) Químicos.
Los dos grupos geotermométricos anteriores se pueden subdividir a su vez según se apliquen a los elementos
o isótopos presentes en:
-
Aguas termales.
-
Vapores asociados.
-
Determinados gases asociados.
A continuación se reseñan las principales características de los geotermómetros más usados
internacionalmente y que son los aplicados en la presente tesis.
Geotermómetro SiO2.
La solubilidad de la sílice es sólo función de la temperatura para valores de pH comprendidos entre 2 y 9.3.
Las aguas termales, surgen a la superficie, sobresaturadas en sílice respecto a la temperatura de salida y
equilibradas con su temperatura original en el almacén. Es necesario determinar de qué fase mineral silícea
procede la sílice que se determina al efectuar el análisis del agua.
40
Revisión Bibliográfica
Las ecuaciones de solubilidad para las principales facies silíceas son:
Sílice amorfa:
t (° C) =
731
- 273.5
4. 52 - log SiO2
Calcedonia:
t(°C) = __ 1032_ ____ - 273. 15
4. 69 - log SiO2
Cuarzo:
t(°C) =
1309
- 273.15
5. 19 - log SiO2
Geotermómetro Na-K.
Se basa en el equilibrio catiónico del agua con los feldespatos integrantes de la roca (volcánicas y cristalinas).
Es adecuado para sistemas de alta energía y fiable para temperaturas comprendidas entre 100 y 275 °C.
Las fórmulas de cálculo más utilizadas son las siguientes:
Fórmula de Ellis (1970).
t(o C) =
855.6
- 273.15
log Na + 0.8573
K
Fórmula de Fournier y Truesdell (1973).
t (o C) =
777
- 273.15
log Na + 0.70
K
Geotermómetro Na-K-Ca.
Este método es valido hasta 340 °C. La formula (Fournier y Truesdell, 1973) es:
t(o C)=
1647
- 273.15
log Na + ß log Ca + 2. 24
K
Na
b = 4/3 para Ca/Na > 1 y ta < 100 °C.
b = 1/3 para Ca/Na < 1 y ta > 100 °C.
Geotermómetro Na-Li.
Las expresiones desarrolladas por Fouillac y Michard (1981) son:
Para aguas con salinidad baja.
t(°C) =
1000
- 273.15
log Na + 0.38
Li
Para aguas salinas y salmueras.
t(°C) =
1195
log Na - 0.13
Li
- 273.15
41
Revisión Bibliográfica
Su precisión es inferior a los otros métodos (+/- 20°C).
Geotermómetro Mg-Li (Kharaka y Mariner, 1989).
t(°C) =
♦
2.200
- 273
log Mg00.5 + 5.47
Li
Modelos Geoquímicos.
Las aguas naturales en su conjunto, en especial las minerales, adquieren su composición química, como ya ha
sido explicado con anterioridad, mediante procesos geoquímicos de interacción agua-roca. Las aguas durante
tales procesos tienden, en general, al equilibrio químico, lo cual no impide que en un determinado estadio, las
mismas puedan encontrarse insaturadas, saturadas o sobresaturadas con respecto a un mineral o desplazadas
hacia una u otra dirección del proceso. En la modelización geoquímica de las aguas de un acuífero
determinado se parte de la caracterización de las aguas de acuerdo a la variación espacial y temporal de la
composición química de las mismas, lo cual sirve de base para el establecimiento de una “estructura
hidrogeoquímica”, que explique lo más fielmente posible la interrelación entre la litología atravesada por las
aguas y su composición química [14].
Existe un conjunto de procesos geoquímicos (reacciones) que intervienen en el modo en que las aguas
naturales adquieren su composición química, de ellos los principales son [23]:
Disolución de minerales solubles.
NaCl ---------------> Cl- + Na+
Halita
CaSO4.2H2O ------------------------> Ca2+ + SO42- + 2H2O
Yeso
CO2 + H2O + CaCO3 ------------------------> Ca2+ + 2HCO3Calcita
2CO2 + 2H2O + CaMg(CO3)2 ------------------------> Ca2+ + Mg2+ + 4HCO3Dolomita
Intemperismo de sílice y silicatos.
SiO2 + 2H2O --------------------------> H4SiO4
Cuarzo
6CO2 + 5H2O + Mg3Si2O5(OH)4 ---------------------------> 3Mg2+ + 6HCO3- + 2H4SiO4
Serpentina
CO2 + ½ H2O + NaAlSi3O8 -------------------------> Na+ + HCO3- + 2H4SiO4 + ½ Al2Si2O5(OH)4
Albita
Caolinita
2CO2 + 3H2O + CaAl2Si2O8 ---------------------> Ca2+ + 2HCO3- + 4Al2Si2O5(OH)4
Anortita
Caolinita
42
Revisión Bibliográfica
Reacciones de oxidación-reducción.
Generación bioquímica de CO2: CH2O + O2 ---------------> CO2 + H2O
Molécula
Orgánica
Oxidación de pirita:
4FeS2 + 13O2 + 16HCO3- ---------------------> 4Fe(OH)2 + 8SO42+ + 16CO2 + 2H2O
Pirita
Hematita
Reducción de sulfato:
SO42 + 2CH2O ---------------------> H2S + HCO3Molécula
Orgánica
Intercambio iónico.
Ca2+ + 2NaR -----------------------> 2Na+ + CaR2
Porcentaje de mezcla del componente 1 =
1
x 100
1+X
Porcentaje de mezcla del componente 2
__X_ x 100
1+X
La expresión anterior ha sido calculada (Fagundo et al, 2000) a partir de la expresión clásica de mezcla de
aguas:
Qm = C1Q1 +C2Q2
(Q1 +Q2)
donde: R: radical orgánico o inorgánico.
En el caso específico de las aguas minerales procedentes de sistemas hidrotermales, es necesario determinar
también, como parte del modelo geoquímico, el aporte de fluidos gaseosos e hidrotermales a la composición
química de las aguas, ello es importante ya que está comprobado que los aspectos geoquímicos de las aguas
pueden variar según se trate de un sistema hidrotermal predominantemente acuosos o en fase vapor. En el
primer caso la capacidad de disolución de minerales es grande y las aguas resultan altamente mineralizadas,
mientras que en el segundo caso la capacidad de disolución de las aguas es menor y resultan ser poco
mineralizadas. En todos los casos las emanaciones profundas pueden originar aguas con contenidos
relativamente altos de Li, NH4, Cl, B, I, B2, H2S, CO2, SiO2, As, Sb, Ba, Sn y Fe.
En los últimos años se han utilizados modelos hidrogeoquímicos para predecir el efecto de la mezcla del
agua en diferentes condiciones hidrogeológicas sobre la composición química del agua resultante. También
para determinar el grado de mezcla e identificar los procesos geoquímicos de interacción agua-roca que se
producen en los acuíferos. Entre estos modelos se pueden citar: BALANCE (Parkhust et al., 1982),
PHREEQE (Parkhust et al., 1980) y NET PATH (Plummer et al., 1991) en [22]. El procedimiento con tales
modelos se describe a continuación:
43
Revisión Bibliográfica
-
Modelos de Mezcla.
Para calcular la concentración de un agua (Cm) cuya composición se presupone sea debida a una mezcla de
otros tipos de aguas (C1 y C2), se utiliza la siguiente expresión:
Cm = C1 + C2 X
(1 + X)
donde: X: factor de mezcla.
El porcentaje de mezcla se calcula según:
Qm: caudal del agua de mezcla.
Q1 y Q2: caudales de las fuentes 1 y 2, que aportan a la mezcla.
Mediante este simple procedimiento, es posible calcular un componente químico determinado, por ejemplo
Ca2+, Ma2+, Cl-, Mg, tomando diferentes valores de X, hasta obtener un estimado, del componente
seleccionado del orden del componente real. En la presente Tesis se ha utilizado como factor de mezcla el
valor medio de la sumatoria de los valores de X, para los casos en que el componente resultante de la mezcla,
posea una concentración comprendida entre los valores extremos de los componentes de la mezcla. Para tales
cálculos se ha utilizado el programa de computación MODELAGUA [24].
♦
Modelos Geotérmicos.
En las zonas de la corteza terrestre donde existe un gradiente anómalo de temperatura, se forman sistemas
hidrotermales. Asociados a estas zonas existen acuíferos calentados o formación de aguas termales, donde el
calor es transferido a través de flujos convectivos de agua fría descendente y flujos de conducción que liberan
el calor hacia la atmósfera.
El establecimiento de un modelo geotérmico para un área dada, implica el estudio del ciclo mediante el cual
las aguas de lluvia penetran dentro de la corteza terrestre, descendiendo mediante la acción de la fuerza de
gravedad hasta un acuífero profundo y caliente y allí son recalentadas, provocando el posterior ascenso del
fluido hidrotermal por las grietas o fracturas asociadas a sistemas de fallas. Tales fluidos en su ascenso
pueden o no mezclarse con otras aguas, presentes en acuíferos menos profundos. En dicho estudio es
imprescindible determinar o al menos, elaborar hipótesis con respecto a los siguientes parámetros:
Profundidad máxima alcanzada por el agua y Temperatura del agua a dicha profundidad.
44
Descripción Regional
III. BREVE DESCRIPCIÓN FÍSICO-GEOGRÁFICA DE LAS
REGIONES DONDE SE UBICAN LOS SECTORES EN ESTUDIO.
Desde el punto de vista de la Regionalización Físico-Geográfica del territorio cubano, los sectores
hidrominerales que se estudian, se encuentran ubicados en el Distrito Pinar del Río [15, 26], el cual
comprende la provincia político-administrativa de Pinar del Río, así como una pequeña parte (porción más
oriental) de la provincia La Habana, su extensión es de unos 13 835 km2, aproximadamente.
Este distrito de forma general consta de un eje montañoso de estructura alpinotípica afectado por las
orogénias Laramídica temprana del Cretácico superior, y Laramídica tardía del Eoceno inferior, rodeado por
llanuras colinosas, onduladas hasta planas, lo que determinó su diferenciación en dos subdistritos físico
geográficas y cinco regiones, que son:
♦ Subdistrito Llanuras de Pinar del Río, que comprende las regiones:
1. Llanura de Guanahacabibes.
2. Llanura Norte de Pinar del Río.
3. Llanura Sur de Pinar del Río.
♦ Subdistrito Montañas de la cordillera de Guaniguanico, que comprende las regiones:
1. Montañas de la Sierra de los Órganos.
2. Montañas de la Sierra del Rosario.
Los sectores hidrominerales en estudio se ubican dentro de las regiones que se detallan a continuación (ver
figura 2):
♦ Región Llanura Norte de Pinar del Río.
Constituye una estrecha franja litoral al norte del Distrito, cuyo ancho promedio es de 5 km. La misma ocupa
un área aproximada de 1 683 Km2, extendiéndose desde el municipio de Mantua hasta el municipio de Bahía
Honda. Limita al norte y noreste con las Llanuras Sumergidas del Golfo de Guanahacabibes e Islas del
Archipiélago de los Colorados; mientras que al sur y el sureste lo hace con las Montañas de las Sierras de los
Órganos y del Rosario, al este limita con las Llanuras y Alturas del Norte de La Habana-Matanzas.
45
Descripción Regional
La constitución geológica del territorio es, hacia el litoral, de depósitos cuaternarios del Holoceno, donde se
alternan limos, arcillas y arenas aluviales, con depósitos carbonatado-terrígenos y turbosos regiones bajas
cenagosas. Hacia el este, casi a todo lo largo de la llanura, aparecen rocas del Jurásico Superior al Cretácico
Inferior, compuestas por calcilutitas, areniscas, calizas con silicitas, esquistos y tobas metamorfizadas. En su
extremo noreste afloran rocas del Cretácico Inferior-Superior (Albiano-Aptiano), donde abundan las
areniscas, calizas silicitas, brechas, conglomerados, tufitas, tobas, lavas andesitas y basaltos. Hacia el este,
aparecen sobrecorrimientos y nappes de rocas del Jurásico Inferior-Superior, compuestas por aleurolitas,
argilitas, lutitas, areniscas, calizas, esquistos, cuarcitas, mármoles, metavulcanítas y rocas metaterrígenas.
El relieve de la región va desde llanuras acumulativas, formadas sobre rocas sedimentarias carbonatadas y
carbonatado-terrígenas y sobre cortezas de intemperismo caoliníticas y cuarcíticas hasta llanuras denudativas
formadas sobre rocas volcánicas, vulcanógeno-sedimentarias y metamórficas. Hipsométricamente el relieve
varia desde muy plano y bajo, cercano a la costa hasta suavemente ondulado y colinoso hacia el límite con la
Cordillera de Guaniguanico.
Los suelos en su mayor parte son ferralíticos cuarcíticos amarillos de textura arenosa, donde la vegetación
original fundamentalmente de pinares ha sido modificada y actualmente esta ocupada por tabaco, cítricos,
cultivos menores y caña de azúcar.
La densidad de la red fluvial tiene valores que fluctúan entre 1-1.5 Km/Km2. Las principales corrientes
fluviales, de oeste a este son: el río Mantua, el río Macurije y el río La Palma, que nacen el la Sierra de los
Órganos y Mani Mani y otros cuyas fuentes se encuentran en la Sierra del Rosario.
En la Región, la temperatura media anual del aire fluctúa entre 24 oC y 26 oC, en general, hacia el sur,
cercano a la cordillera de Guaniguanico, la media anual de temperatura es del orden de 22 oC a 24 oC; estos
valores sufren pocos cambios con la estacionalidad. Los valores correspondientes a la lluvia media anual
varían entre 800 mm/a, en la zona litoral a 1800 mm/a, en la zona premontañosa al sur.
Dentro de la Región
predominan los paisajes de la clase Llanuras, específicamente del tipo Llanuras
medianamente húmedas.
Al noroeste de la Región, cercano del poblado Arroyos de Mantua,
encuentra el sector hidromineral
Zequeira.
♦ Región Llanura Sur de Pinar del Río.
La misma se extiende de forma latitudinal, prácticamente por todo el segmento suroriental de la provincia.
Limita al norte con las Montañas de la Sierra de los Órganos y la Sierra del Rosario, al suroeste se extiende
hasta la Llanura de Guanahacabibes y al sur y sureste limita con las aguas del Golfo de Batabanó. Esta llanura
tiene un área aproximada de 4950 Km2 , extendiéndose por los municipios Sandino, Guane, San Juan y
46
Descripción Regional
Martínez, San Luis, Pinar del río, Consolación del Sur, Los Palacios, San Cristóbal, Candelaria y el extremo
occidental de Artemisa, en la provincia de la Habana.
La estructura geológica de la llanura se puede describir de la siguiente forma: hacia el este y en todo el litoral,
en una estrecha faja, se encuentran depósitos cuaternarios holocénicos, con sedimentos carbonatados,
terrígenos y turbosos, desarrollados principalmente, desde el norte de la bahía de Cortés, hasta la ensenada de
Majana. Más hacia el oeste y el noroeste, en una gran extensión del territorio se desarrollan sedimentos del
Pleistoceno, compuestos por fragmentos de margas, calizas, calcarenitas y depósitos terrígenos, por debajo de
dichos sedimentos se encuentran calizas, margas, arcillas y conglomerados del Oligoceno Superior-Mioceno
Superior (Formación Paso Real) y cercano al límite con la cordillera de Guaniguanico, en los terrenos más
altos, la composición es de calizas y margas calcáreas de la Formación Loma Candela (Eoceno Medio).
El relieve de la Región presenta un escalonamiento desde su límite norte con la cordillera de Guaniguanico
hasta la costa sur y está constituido fundamentalmente por una gran llanura acumulativa aluviomarina y
aluvial, formada por depósitos arcillosos y arenosos, principalmente provenientes de los aportes de los ríos de
la vertiente sur de la cordillera de Guaniguanico.
Los suelos más característicos son los arenosos cuarcíticos en el extremo oeste, los ferralíticos amarillos
cuarcíticos hacia la zona central y en el extremo oriental ferralíticos laterizados e hidromórficos. La
vegetación original era el bosque semideciduo y pinares, en la actualidad queda muy poco de estos tipos de
vegetación y se dedica fundamentalmente a la actividad agrícola del tabaco, cítrico, frutales, cultivos
menores, caña de azúcar y pastos.
La densidad de la red fluvial alcanza valores notables en el orden de los 2.0 a 2.5 Km/Km2, en la porción
suroeste de Guane y en el resto del territorio, valores de 0.5 a 1.5 Km/Km2. La principal corriente fluvial es,
el río Cuyaguateje y luego más al este los ríos Guamá, Ajiconal, Hondo, San Diego, Bacunagua, Los Palacios
y San Juan.
La distribución de la temperatura media anual del aire es muy uniforme y oscila entre 24 oC a 26 oC. La
variaciones estacionales de la temperatura se manifiestan con valores de 20 oC a 22 oC, en invierno y de 26 oC
a 28 oC , en el verano. La lluvia media anual puede alcanzar valores entre 1 400 mm/a a 1 600 mm/a, en el
sector norte de la llanura y valores entre 600 mm/a y 800 mm/a al sur.
Dentro de la Región
predominan los paisajes de la clase Llanuras, específicamente del tipo Llanuras
medianamente húmedas.
En la Región, en su parte centro-norte, se localiza el sector hidromineral Aguas Claras.
47
Descripción Regional
♦ Región Montañas de la Sierra de los Órganos.
Está ubicada en el sector centro occidental de la provincia, limita al norte con la Llanura norte de Pinar del Río, al sur y
suroeste con la Llanura Sur de Pinar del Río y al este con las Montañas de la Sierra del Rosario. La región ocupa un área
de 2 925 Km2, aproximadamente y se extiende por las porciones meridionales de los municipios Mantua, Minas de
Matahambre, Viñales y La Palma y las porciones septentrionales de los municipios Guane, San Juan y Martínez, Pinar
del Río y Consolación del Sur.
Geológicamente la Región constituye un área muy complicada desde el punto de vista tectónico. Se caracteriza por un
intenso escamamiento y los horizontes inferiores son ocupados por rocas de la Formación San Cayetano, las cuales
constituyen un complejo terrígeno fuertemente deformado, constituido por areniscas cuarcíferas, limolitas, pizarras,
cuarcitas y algunos paquetes de calizas. Toda esta gran unidad de miles de metros de espesor, se formó en condiciones
parálico-marinas. Sobre este complejo terrígeno se depositaron grandes espesores de calizas de facies neríticas, las que
pasan hacia arriba a calizas pelágicas, Formaciones Jagua, Guasasa y Artemisa. El complejo terrígeno es de edad
Jurásico inferior-superior (Oxordiano) y el complejo carbonatado es de edad Jurásico superior (Oxordiano-Tithoniano)
hasta el Paleoceno. Estas secuencias fueron desplazadas y sobrecorridas durante el Eoceno inferior-medio, con la
consiguiente formación de olistostromas, fenómeno que se vincula con el sobrecorrimiento de los complejos del arco
volcánico Cretácico y las ofiolitas. En toda la región, en el fondo de los valles y en las zonas llanas que rodean a las
serranías, se encuentran sedimentos cuaternarios del Pleistoceno (Grupo ensenada Grande), arenas de cuarzo de la
Formación Siguanea con intercalaciones de conglomerados y arcillas de la Formación Guane, del Pleistoceno Inferior.
El relieve de las alturas es vigoroso e irregular, del tipo horst y bloques en mantos de sobrecorrimiento, en
especial en las alturas de mogotes. La altura media sobre el nivel del mar oscila entre 200 a 500 metros.
Los suelos más característicos son los esqueléticos, aluviales, ferralíticos rojos y ferríticos. La vegetación original es
muy variada debido a la gran complejidad geológica y edáfica, encontrándose desde pinares con encino hasta el
complejo de vegetación de mogotes.
Esta Región montañosa representa la cuenca superior de numerosos río y arroyos, que descargan directamente al mar o
tributan en alguno de los numerosos ríos existentes. En la vertiente norte se destacan los ríos Buenavista, Brazo de San
Juan, Veguilla, Nombre de Dios, Santa Lucía, Pan de azúcar, Rosario y La Jagua. En la vertiente sur se destacan los ríos
Cuyaguateje y Guamá. Es frecuente que los ríos en la región, después de originarse en las alturas pizarrosas, desciendan
a los valles para desaparecer, temporalmente, en sumideros al pie de las alturas de mogotes y comenzar a formar parte
del gran volumen de aguas subterráneas que se manifiestan en la región, moviéndose por todo un basto sistema de
cavernas. La lámina del escurrimiento líquido de las serranías fluctúa entre 1 000 mm/a, en el centro de la región a 400
mm/a en las zonas más bajas.
La temperatura media anual del aire es de 24 oC, con isotermas aisladas de 23 oC. En invierno, en los valles
intramontanos, al amanecer se han registrado temperaturas notablemente bajas. Las isoyetas aumentan desde 141 mm/a,
en las áreas periféricas, hasta 1 800 mm/a en las cuencas superiores de los ríos Cuyaguateje, Guamá y Pan de Azúcar.
Dentro de la Región predominan los paisajes de la clase Colinas, Alturas y Montañas, específicamente de la subclase
Depresiones intermontañosas, colinas, alturas y montañas bajas húmedas.
48
Descripción Regional
Dentro del área en que se distribuye la Región, en su parte oeste y central, se ubican los sectores
hidrominerales Los Portales y San Vicente, respectivamente.
♦ Región Montañas de la Sierra del Rosario.
Se ubica en el sector centro-oriental de la provincia, limitando al norte con la Llanura Norte de Pinar del Río,
al sur con la Llanura Sur de Pinar del Río, al oeste por las Montañas de la Sierra de los Órganos y al este por
la región de Llanuras y Alturas del Norte de la Habana-Matanzas. El territorio montañosos ocupa
aproximadamente 1 125 km2 de los municipios La Palma, Bahía Honda, Los Palacios, San Cristóbal y
Candelaria y el sector occidental del municipio Artemisa, de la provincia de la Habana.
La geología de la Sierra del Rosario se caracteriza por una complejidad litológica y estructural, como
consecuencia del desplazamiento y transporte tectónico de rocas ocurrido durante el Eoceno Medio. Los
sedimentos carbonatados acuíferos de la Fm. Artemisa (Jurásico superior Cretácico inferior) se encuentran
intercalados con sedimentos impermeables de tipo efusivo sedimentario, ultrabásico y esquistos arenosos
pizarrosos de la Fm. San Cayetano (Jurásico Superior). Esta disposición estructural condiciona la formación
de un relieve cársico (cokpitkarst), diferente a la de la Sierra de los órganos, donde es más típica la
morfología de mogotes (karren karst). Desde el punto de vista hidrogeológico, en la Región, se pueden
distinguir varios sistemas de acuíferos: a) Complejo acuífero de las rocas efusivo-sedimentarias (Cretácico);
b) Complejo acuífero asociado a las rocas ultrabásicas (Mesozoico), c) Complejo acuífero asociado a
materiales terrígeno-carbonatados del Paleógeno; d) Sistema acuífero desarrollado de las calizas del
Cretácico; e) Zona de las aguas minerales y f) Complejos acuíferos asociados a las pizarras y esquistos arcillo
arenosos (Jurásico-Cretácico).
El relieve, desde el punto de vista genético, puede clasificarse como de horts y bloques en mantos de
sobrecorrimiento, con montañas bajas, fuertemente diseccionadas, con valores de disección vertical que
varían entre 300 y 500 metros.
Los suelos más característicos son los esqueléticos, aluviales, ferralíticos rojos y ferríticos. La vegetación
original más representativa es de un bosque semideciduo y siempreverde, actualmente sustituido por bosques
naturales y secundarios, cultivos varios y pastos.
Las principales corrientes fluviales son los ríos: San Diego, Bacunagua, Mani Mani, Hondo y San Cristóbal,
que corren por las pendientes norte y sur de la sierra, indistintamente, formando verdaderos cañones fluviocárcicos, con curso intermitente, pues en muchos tramos las aguas se sumergen bajo el cauce y continúa su
trayecto a lo largo de galerías subterráneas, pudiendo o no resurgir en otro punto del cause. La lámina de
escurrimiento líquido es de las mayores del país.
49
Descripción Regional
La temperatura media anual del aire oscila entre 22 oC y 24 oC, pudiendo variar en invierno a valores entre
18 oC y 20 oC. La lluvia media anual es alta y puede variar desde valores de 2 800 mm/a, en la zona central a
valores de 1 800 mm/a, en las zonas periféricas.
Dentro de la Región predominan los paisajes de la clase Colinas, Alturas y Montañas, específicamente de la
subclase Depresiones intermontañosas, colinas, alturas y montañas bajas húmedas.
En la Región de oeste a este se localizan los sectores hidrogeológicos: Bermejales, San Diego de los Baños,
Pozo Azul, Rancho Mar, El Sitio, Mil Cumbres, Cajálbana, Pan de Guajaibón, Rancho Lucas, Cacarajícara,
Soroa y Las Terrazas.
Independientemente de lo planteado hasta el momento, en el Capítulo de Resultados y Discusión se
describirán detalladamente las características físico-geográficas de los sectores en estudio.
50
Resultados y Discusión
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN.
IV. 1 CARACTERIZACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE LAS FUENTES DE AGUAS MINERALES EN
LOS SECTORES HIDROMINERALES ESTUDIADOS.
Para cada uno de los sectores hidrominerales estudiados (ver Inventario de los sectores en estudio, en
Metodología de la Investigación) las diferentes fuentes de aguas minerales y pozos fueron caracterizados de
acuerdo a los siguientes criterios:
- Localización.
- Características Físico Geográficas del entorno de desarrollo del sector hidrogeológico.
- Características Paisajísticas del entorno de desarrollo del sector hidrogeológico.
- Temperatura.
- Mineralización global.
- Mineralización predominante y específica.
- Origen.
- Uso actual y potencial.
Los resultados obtenidos demuestran la gran variabilidad de los parámetros analizados en la región de
estudio. El análisis de los mencionados parámetros se realizará sector por sector.
IV.1.1. SECTOR HIDROMINERAL ZEQUEIRA.
El sector se localiza en el Municipio Mantua, 3 Km al este del poblado Arroyos de Mantua. Las coordenadas
de su centro son: X: 155 200, Y: 284 600.
La estructura geológica del área es muy compleja y está enmarcada dentro de la Zona Estructuro-Formacional
(ZEF) La Esperanza, en su parte más septentrional. El sector está enmarcado dentro de los depósitos de la
Fm. Esperanza (J3-K1), representado por sedimentos terrígeno-carbonatados y carbonatado-terrígenos. Están
presentes también, en el área sedimentos cuaternarios [15, 17, 26].
Hidrogeológicamente la manifestación se asocia con el complejo acuífero de la Fm. Esperanza, con un grado
de acuosidad controlado por la tectónica y el consiguiente agrietamiento del macizo rocoso. La fuente más
importante en el sector es la conocida con el nombre Azufre de Zequeira, cuyas aguas fueron muestreadas por
primera vez por el Instituto de Hidrología y Climatología Médicas (Trelles, 1948) [55] y más recientemente,
en el marco de los trabajos de prospección geológica realizados por la Empresa Geologica de Occidente.
Actualmente la fuente muestra un caudal constante aproximado a 0.25 l/s y una temperatura de 24 oC [17].
El sector se ubica en un entorno antropizado, correspondiente con una llanura destinada fundamentalmente a
51
Resultados y Discusión
cultivos varios y tabaco, dentro de la cual se encuentran diversos asentamientos poblacionales. El sector no
cuenta en sus proximidades con valores naturales, factibles de ser explotados desde el punto de vista del
turismo. El centro turístico más cercano es Laguna Grande, el cual dista a 75 Km [17].
Desde el punto de vista de la Regionalización Físico Geográfica del territorio cubano [15], el sector se ubica
en la Región Llanura Norte de Pinar del Río y teniendo en cuenta los criterios de la Clasificación de las
unidades de los Paisajes del territorio cubano [15], el sector clasifica como de Llanuras aluvio-marinas,
formadas por depósitos arenosos y corteza de intemperismo caolinítica-ferralítica, con plantaciones de tabaco,
pastos, sobre suelos Gley amarillento cuarcítico.
De acuerdo a su temperatura (Castany, 1971) [35], las aguas del sector clasifican como Aguas Hipotermales.
Basados en la mineralización global o cuantitativa (Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J., 1994)
[9], las aguas se consideran Aguas Mediominerales. Desde el punto de vista hidroquímico y basado en los
criterios dados por Kurlov, las aguas clasifican como Aguas Sulfatadas-Bicarbonatadas Cálcicas y CálcicoMagnésicas, todo lo cual se ilustra en la figura correspondiente al diagrama de Piper-Hill (Anexo III.1),
teniendo en cuenta la mineralización especial de las aguas (Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J.,
1994) [9], las mismas resultan sulfuradas. El análisis del propio diagrama de Piper-Hill, sobre el origen de las
aguas, da como resultado que las mismas se agrupan en el campo de las aguas de origen mixto. De acuerdo a
su uso actual y perspectivo (Korin, 1994) [35], las aguas clasifican como de uso balneológico y terapéutico.
En términos del uso de Patrones Hidroquímicos, la composición química de las aguas corresponde al patrón
de tipo 161-136, cuya expresión gráfica se representa en la figura representativa del diagrama de Stiff (Anexo
III.1). Aplicando los Modelos de Balance de Masas se obtiene que los principales procesos geoquímicos, que
explican la composición química de las aguas del sector son los siguientes: disolución congruente de halita,
calcita y dolomita, disolución incongruente de plagioclasa (albita) y oxidación de pirita, con reducción parcial
de sulfato. Estos procesos son coherentes con la presencia mayoritaria de los minerales calcita y dolomita en
las calizas de la región (Furet et al, 1998) [23] y de materiales terrígenos de tipo esquistos arenosos (Peláez et
al, 1990) [45]. La fuente de sulfatos puede atribuirse, tanto a los materiales carbonatados (Eimbel, 1947) [19]
o a las formaciones polimetales, abundantes en esta región pinareña. Los procesos de reducción de sulfatos,
lo cual origina presencia de H2S, HS o azufre coloidal dependen del valor del pH y el ambiente reductor
local, lo cual origina procesos biogeoquímicos.
IV.1.2 SECTOR HIDROMINERAL LOS PORTALES.
El sector se localiza en el municipio Guane, en el lugar conocido como Portales. Las coordenadas de su
centro son: X: 187 420, Y: 272 000.
El sector se asocia a la ZEF Depósitos de la Cobertura Neógeno-Cuaternaria, y específicamente relacionado
con las rocas carbonatadas de la Fm. Guasasa (J3ox - K21), aunque la zona de alimentación del acuífero está
ubicada, en la región de las Montañas de la Sierra de los Órganos [15, 17, 26].
Las aguas del sector están controladas por un sistema cársico, desarrollado en las calizas de la Fm. Guasasa.
52
Resultados y Discusión
En el yacimiento propiamente existen tres manantiales cársicos con un caudal de base aproximado a los 128
l/s, con gran estabilidad físico-química, en el tiempo [17].
El sector se encuentra en un territorio relativamente conservado, con valores naturales y estéticos [17].
Desde el punto de vista de la Regionalización Físico Geográfica del territorio cubano [15], el sector se ubica
en la Región Montañas de la Sierra de Los Örganos y teniendo en cuenta los criterios de la Clasificación de
las unidades de los Paisajes del territorio cubano [15], el sector clasifica como de depresiones onduladas,
formadas por esquistos, con pastos y plantaciones forestales, sobre suelos Ferralítico Rojo Lixiviado y
Ferralítico Hidratado.
De acuerdo a su temperatura (Castany, 1971) [35], las aguas del sector clasifican como Aguas Hipotermales.
Teniendo en cuenta la mineralización global o cuantitativa (Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J.,
1994) [9], las aguas se consideran Aguas Mediominerales. Desde el punto de vista hidroquímico y basado en
los criterios dados por Kurlov, las aguas clasifican como Aguas Bicarbonatadas Cálcicas, llegando en algunos
casos a Aguas Bicarbonatadas-Sulfatadas Cálcicas, tal como se aprecia en el diagrama de Piper-Hill (Anexo
III.2), teniendo en cuenta la mineralización especial de las aguas (Armijo Valenzuela M. y San Martín
Bacaicoa J., 1994) [9], las mismas no resultan clasificadas por ningún criterio. El origen de dichas aguas,
basado en el análisis del diagrama de Piper-Hill muestra que las mismas se agrupan en el campo de las aguas
que proceden de fluidos meteóricos fríos o calientes. De acuerdo a su uso actual y perspectivo las aguas
clasifican como Aguas de bebida (Korin, 1994) [35].
El patrón hidrogeoquímico principal para estas aguas es 181-172, cuya expresión gráfica, mediante el uso de
diagramas de Stiff, se muestra en el Anexo III.2. Los principales procesos geoquímicos, que explican la
composición química de estas aguas son: disolución congruentes de calcita y dolomita, oxidación de pirita e
intercambio iónico de Ca2+ por Na+. Estos procesos son explicables por la presencia de los minerales calcita y
dolomita en las calizas de la Formación Guasasa (Furet et al, 1988) [23]. Al igual que en el sector anterior, la
fuente que aporta el sulfato al agua, es la pirita, mineral ampliamente establecido en los sedimentos de la
Cordillera de Guaniguanico y no el yeso, el cual no se reporta en los estudios geológicos realizados. La
reducción parcial del sulfato, originada por oxidación de la pirita, es provocada por la actividad de las
bacterias sulforeductoras (Appelo y Postma, 1993) en [2].
IV.1.3 SECTOR HIDROMINERAL AGUAS CLARAS.
El sector se ubica en el municipio Pinar del Río a lo largo de la carretera Pinar del Río-Viñales entre el
Campismo Internacional Aguas Claras y la Carretera a Ovas. Las coordenadas de su centro son: X: 223 550,
Y: 296 200.
El sector está situado en los depósitos de la ZEF Complejo Metamórfico. La Fm. Capdevila (P1 - P21) es
mapeada en la parte norte del área, constituida por secuencias flyschoides terrígenas donde predominan las
areniscas polimícticas. Encima de la Fm. Capdevila yace discordantemente la Fm. Paso Real (P1 - P2) la que
se mapea en forma de franja ancha en la porción sur y sureste del área. Seguramente el papel determinante en
53
Resultados y Discusión
el control y circulación de las aguas lo juegan las dislocaciones tectónicas perpendiculares a la falla Pinar [15,
17, 26].
Las aguas están asociadas a los depósitos de la Fm. Capdevila, que se caracterizan en el área por un bajo
grado de acuosidad con gastos específicos de los pozos inferiores a 0.01 l/s/m [17].
Desde el punto de vista de la Regionalización Físico Geográfica del territorio cubano [15], el sector se ubica
en la Región Llanura Sur de Pinar del Río y teniendo en cuenta los criterios de la Clasificación de las
unidades de los Paisajes del territorio cubano [15], el sector clasifica como de Llanuras acumulativodenudativas medias, formada por cortezas de intemperismo caolinítica, con plantaciones de tabaco, sobre
suelos Ferralíticos Cuarcítico Amarillo Lixiviados.
Teniendo en cuenta los criterios de la clasificación de Kurlov y la variabilidad en la composición química de
las aguas, observada en el sector, fue posible separar los siguientes tipos de aguas :
- Aguas Bicarbonatadas Cálcicas
- Aguas Bicarbonatadas Sódicas, con mayor o menor contenido de calcio y magnesio
- Aguas Cloruradas Sódicas, con mayor o menor contenido de sulfato y magnesio
- Aguas Cloruradas Cálcicas, que pueden a veces presentar altos contenidos de bicarbonato y magnesio
- Aguas Sulfatadas Bicarbonatadas Cálcicas Sódicas
- Aguas Bicarbonatadas mixtas, con contenidos elevados, en ocasiones, de magnesio, calcio y sodio
- Aguas Sulfatadas Cloruradas o Cloruradas Sulfatadas mixtas
Lo anteriormente expresado está reflejado en los diagramas de Piper-Hill, correspondientes a las figuras
agrupadas en los Anexos III.3.1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, respectivamente. Dichos diagramas muestran también los
posibles orígenes de las aguas en el sector, Aguas procedentes de fluidos meteóricos fríos o calientes, Aguas
procedentes de fluidos meteóricos enriquecidos en gases, Aguas de origen mixto y Aguas procedentes de
fluidos geotermales primarios. Los patrones hidrogeoquímicos de estas aguas son muy variados, tal como se
muestra en los diagramas de Stiff, correspondientes a los Anexos III.3.2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, correspondientes
con los tipos de aguas arriba mencionados.
La mineralización de estas aguas es muy variada y oscila entre valores de 52 a valores de 6802 mg/l, lo cual
las hace variar desde aguas oligominerales hasta minerales, pasando por el intervalo de aguas mediominerales
(Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J., 1994) [9]. De acuerdo a su uso actual y perspectivo las
aguas del sector clasifican como de uso balneológico y terapéutico (Korim, 1994) [35].
Los procesos geoquímicos que explican la composición química de estas aguas son: disolución congruente de
halita y serpentina, disolución incongruente de plagioclasa (albita y anortita) y oxidación de pirita, aunque
dichas reacciones ocurren, para cada uno de los tipos de aguas señalados, en proporciones diferentes. En el
caso del relativamente alto contenido de cloruro, que contrasta en muchos casos, con la baja mineralización
de las aguas, pudiera estar relacionado con manifestaciones termales con predominio de la fase vapor, ricas
en HCl gaseoso, lo cual es coherente con el carácter ácido reportado en muchas de las mediciones realizadas,
pH < 5. Desafortunadamente, no existe información de la composición gaseosa de estas aguas (excepto CO2),
54
Resultados y Discusión
por lo cual no se puede demostrar la hipótesis planteada. Los procesos geoquímicos antes señalados se
justifican, por la presencia de plagioclasas y otros minerales del tipo aluminosilicatos, en los sedimentos no
carbonatados de la región (Peláez et al, 1990) en [45].
IV.1.4 SECTOR HIDROMINERAL SAN VICENTE.
El sector se localiza en el municipio Viñales, exactamente en el centro turístico conocido con el nombre de
Rancho San Vicente. Las coordenadas de su centro son: X: 221 000, Y: 317 400.
Geológicamente está ubicado dentro del área de desarrollo de la ZEF Los Órganos y está constituido
fundamentalmente por capas de sedimentos terrígenos de la Fm. San Cayetano (J1 - J3ox), así como por rocas
carbonatadas de las Fm. Jagua (J3ox) y Guasasa (J3ox - K21) [15, 17, 26].
Las aguas se asocian a las rocas carbonatadas (calizas) de la Fm. Guasasa y las mismas emergen a la
superficie del terreno en forma de manantiales aprovechando zonas carsificadas de mayor permeabilidad. Los
gastos de los manantiales son generalmente inferiores a 1 l/s siendo mayor la productividad de las captaciones
por pozos [17].
Este sector es uno de los de mayores potencialidades dentro de la provincia para su explotación turística
puesto que se localiza en el polo turístico de Viñales, donde existe una infraestructura hotelera y extrahotelera
bien desarrollada, un entorno con altos valores estéticos. En el sector, actualmente existe una instalación
hotelera, remozada recientemente y dotada de los locales necesarios para los tratamientos que allí se brindan
[17].
Desde el punto de vista de la Regionalización Físico Geográfica del territorio cubano [15], el sector se ubica
en la Región Montañas de la Sierra de Los Órganos y teniendo en cuenta los criterios de la Clasificación de
las unidades de los Paisajes del territorio cubano [15], el sector clasifica como de Depresiones de Poljas
marginales formadas por calizas y esquistos no carbonatados, con plantaciones de tabaco y cultivos menores.
De acuerdo a su temperatura (Castany, 1971) [35], las aguas del sector clasifican como Aguas Hipotermales.
Teniendo en cuenta la mineralización global o cuantitativa (Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J.,
1994) [9], las aguas se consideran Aguas Minerales (Pozos 1 y 3) y Mediominerales (Pozo 10). Desde el
punto de vista hidroquímico y basado en los criterios dados por Kurlov, las aguas clasifican como Aguas
Sulfatadas Cálcicas (Pozos 1 y 3) y como Aguas Bicarbonatadas-Sulfatadas Cálcicas y Aguas
Bicarbonatadas-Sulfatadas Cálcicas-Sódicas (Pozo 10), todo lo cual se observa en el diagrama de Piper-Hill
que se muestra en el Anexo III.4, el análisis del propio diagrama de Piper-Hill, sobre el origen de las aguas da
como resultado que las mismas se agrupan en los campos de las aguas procedentes de fluídos meteóricos fríos
o calientes y en el de las aguas de origen mixto. Teniendo en cuenta la mineralización especial de las aguas
(Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J., 1994) [9], las mismas no resultan resultan clasificadas de
acuerdo a ningún componente. De acuerdo a su uso actual y perspectivo las aguas clasifican como de uso
balneológico y terapéutico (Korin, 1994) [35].
Desde el punto de vista del estudio de los patrones hidrogeoquímicos, los principales tipos presentes en el
55
Resultados y Discusión
sector son 181-118 (Pozos 1 y 3) y 271-163 (Pozo 10), lo cual se corresponde con lo representado en
la en Anexo III.4. Para estimar el origen hidroquímico de estas aguas, los cálculos de Balance de Masas se
realizaron estimando primero, el aporte de la componente meteórica al pozo 10, representativo de un acuífero
cársico de la zona saturada (restando el aporte debido a la extracción de masa por las lluvias y el proceso de
evapotranspiración). Luego calculando la masa extraída del pozo 1, a partir de la composición del pozo 10
(ver los aspectos tratados en el capítulo II con relaciónal modelo de Balance de Masas).
Del análisis de los resultados del Balance de Masas en los pozos 1 y 10, se obtiene que los principales
procesos geoquímicos, que explican la composición de estas aguas son:
• Pozo 1: Disolución congruente de halita, calcita y dolomita, disolución incongruente de plagioclasa
(albita), oxidación de pirita y reducción parcial de sulfato.
• Pozo 10: Disolución congruente de halita, calcita y dolomita, disolución incongruente de albita y
oxidación de pirita.
Estos procesos son coherentes con la composición mineralógica de las calizas de la Formación Guasasa
(Furet et al, 1988) y la fuente del sulfato está relacionada con el mineral pirita. La presencia de H2S, en las
aguas del pozo 1, se debe a la reducción anaeróbica parcial del sulfato, en forma similar a como ocurre en la
fuente Azufre de Zequeira.
IV.1.5 SECTOR HIDROMINERAL CUEVA DE LOS PORTALES.
El sector se localiza en el municipio La Palma, en el lugar conocido con el mismo nombre, en el límite entre
la Sierra de los Órganos y la Sierra del Rosario. Las coordenadas de su centro son: X: 245 200, Y: 317
700.
El sector se localiza en la ZEF Los Órganos y en el mismo aflora una fuente de aguas minerales, que se
encuentra ubicada en la cercanías de la Cueva de los Portales, cuyas aguas se originan por intemperismo de
las calizas del miembro San Vicente, de la Fm. Guasasa (J3ox - K21). En la región afloran también sedimentos
del Paleógeno, constituidos por areniscas, esquistos y calizas de la Fm. Manacas (P2lb-2a mnc) , así como
sedimentos de la Fm. San Cayetano (J1 - J3ox) [15, 17, 26].
Desde el punto de vista de la Regionalización Físico Geográfica del territorio cubano [15], el sector se ubica
en la Región Montañas de la Sierra de Los Órganos y teniendo en cuenta los criterios de la Clasificación de
las unidades de los Paisajes del territorio cubano [15], el sector clasifica como de Depresiones de Poljas
marginales formadas por calizas y esquistos no carbonatados, con plantaciones de tabaco y cultivos menores.
De acuerdo a su temperatura (Castany, 1971) [35], las aguas del sector clasifican como Aguas Hipotermales.
Teniendo en cuenta la mineralización global o cuantitativa de las aguas (Armijo Valenzuela M. y San Martín
Bacaicoa J., 1994) [9], las mismas se consideran Aguas Minerales. Desde el punto de vista hidroquímico y
basado en los criterios dados por Kurlov, las aguas clasifican como Aguas Sulfatadas Cálcicas, criterio que se
encuentra claramente reflejado en el diagrama de Piper-Hill que se muestra en el Anexo III.5. La
caracterización del origen de las aguas, basado en el diagrama de Piper-Hill muestra como resultado que las
56
Resultados y Discusión
mismas se agrupan en el campo de las aguas de origen mixto. Teniendo en cuenta la mineralización especial
de las aguas (Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J., 1994) [9], las mismas clasifican como
sulfuradas. De acuerdo a su uso actual y perspectivo (Korin, 1994) [35], las aguas del sector clasifican como
de uso balneológico y terapéutico.
Los métodos de reconocimiento de patrones hidrogeoquímicos muestran la siguiente relación para las aguas
del sector: 361 - 167, lo cual está claramente expresado en los diagramas de Stiff que se muestran en el
Anexo III.5.
La composición química de estas aguas, de acuerdo al modelo de Balance de Masas se explica mediante los
siguientes procesos geoquímicos: disolución congruente de halita, calcita y dolomita, disolución incongruente
de albita, oxidación de pirita y reducción de sulfato. La justificación de tales procesos coincide con la dada
para el sector San Vicente.
IV.1.6 SECTOR HIDROMINERAL SAN DIEGO DE LOS BAÑOS.
El sector se localiza en el municipio Los Palacios en el mismo pueblo San Diego de los Baños, en las
márgenes del río San Diego o, más propiamente Caiguanabo. Las coordenadas de su centro son X: 256 150,
Y: 314 900.
Geológicamente está enmarcado en la ZEF Sierra del Rosario. Los depósitos en el área están representados
por las secuencias terrígenas de la Fm. San Cayetano (J1 - J3ox) y Francisco (J3ox), así como los depósitos
carbonatados de la Fm. Artemisa de edad (J3th - K1). En la porción sur del yacimiento se encuentran los
depósitos de la Subzona San Diego de los Baños representados en este caso las secuencias flyschoides de las
Fm. Capdevila [15, 17, 26].
Las aguas de este sector están asociadas a las calizas agrietadas y carsificadas de la Fm. Artemisa que afloran
en el área del yacimiento y se vinculan más directamente al nudo de fallas conformado por la intersección de
la falla Pinar con la falla San Diego de los Baños [17].
El desarrollo del asentamiento poblacional en esa zona se debe precisamente a la existencia de esas aguas, el
entorno cuenta dentro del asentamiento con una infraestructura hotelera y extrahotelera para el servicio al
turismo de salud y hacia el Norte y Oeste un relieve, vegetación y fauna con altos valores perceptuales [17].
Desde el punto de vista de la Regionalización Físico Geográfica del territorio cubano [15], el sector se ubica
en la Región Montañas de la Sierra del Rosario y teniendo en cuenta los criterios de la Clasificación de las
unidades de los Paisajes del territorio cubano [15], el sector clasifica como de Depresiones con fondo
ondulado, formadas por esquistos, con pastos y plantaciones forestales, sobre suelos Ferralíticos rojos
lixiviados y Ferralíticos rojos hidratado.
De acuerdo a su temperatura (Castany, 1971) [35], las aguas del sector clasifican como Aguas Hipotermales
(Manantial El Tigre y Pozo 1) y Aguas Mesotermales (Manantiales El Templado y La Gallina). Teniendo en
cuenta la mineralización global o cuantitativa (Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J., 1994) [9], las
aguas se consideran Aguas Mediominerales (fuente El Templado) y Aguas Minerales (Manantiales El Tigre
57
Resultados y Discusión
y La Gallina y Pozo 1). El diagrama de Piper-Hill (Anexo III.6) muestra los principales tipos de aguas en el
sector: Aguas Sulfatadas Cálcicas y Sulfatadas Cálcicas Sódicas, aunque esto último es más raro, de acuerdo
a la mineralización especial de las aguas (Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J., 1994), las mismas
clasifican como sulfuradas. Del análisis del diagrama de Piper-Hill, para llegar a conclusiones sobre el origen
de las aguas, se puede concluir que las mismas se agrupan dentro del campo de las aguas de origen mixto. De
acuerdo al uso actual y perspectivo de las aguas (Korin, 1994) [35], las mismas clasifican como de uso
balneológico y terapéutico.
Los procesos geoquímicos que tienen lugar en este sector y que explican la composición química de las
aguas, así como los Patrones Hidrogeoquímicos, de las aguas del sector, se estudiarán con mayor
profundidad, en el acápite IV.2. de la presente Tesis.
IV.1.7 SECTOR HIDROMINERAL BERMEJALES.
El sector se localiza en el municipio Los Palacios, en el lugar conocido como Baños de Los Bermejales, en
las márgenes del río San Diego. Las coordenadas de su centro son: X: 250 500, Y: 318 150.
El sector está enmarcado en la ZEF Sierra del Rosario. Dentro de ésta última, los depósitos están
representados por las secuencias terrígenas de la Fm. San Cayetano (J1 - J3ox) y Francisco (J3ox), así como los
depósitos carbonatados de la Fm. Artemisa de edad (J3th - K1) [15, 17, 26].
Las aguas están asociadas a las calizas agrietadas y carsificadas de la Fm. Artemisa y surgen a la superficie
del terreno en forma de manantiales ascendentes, aprovechando para ello zonas tectónicas de mayor
permeabilidad. El caudal sumario de las fuentes naturales, allí existentes es de 148 m³/día [17].
De acuerdo a su ubicación geográfica, el sector cuenta con un entorno con diversos valores naturales dada la
cercanía a la Sierra de la Güira [17].
Desde el punto de vista de la Regionalización Físico Geográfica del territorio cubano [15], el sector se ubica
en la Región Montañas de la Sierra del Rosario y teniendo en cuenta los criterios de la Clasificación de las
unidades de los Paisajes del territorio cubano [15], el sector clasifica como de Depresiones onduladas
formadas por esquistos, con pastos y plantaciones forestales, sobre suelos Ferralíticos rojos lixiviados y
Ferralíticos rojos hidratado.
De acuerdo a su temperatura (Castany, 1971) [35], las aguas del sector clasifican como Aguas Hipotermales.
Teniendo en cuenta la mineralización global o cuantitativa de las aguas (Armijo Valenzuela M. y San Martín
Bacaicoa J., 1994) [9], las mismas se consideran Aguas Minerales. Desde el punto de vista hidroquímico y
basado en los criterios dados por Kurlov, las aguas clasifican como Aguas Sulfatadas Cálcicas y Sulfatadas
Cálcicas Sódicas, lo cual está reflejado en el diagrama de Piper-Hill, representado en el Anexo III.7, teniendo
en cuenta la mineralización especial de las aguas (Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J., 1994) [9],
las mismas clasifican como sulfuradas. La caracterización del origen de las aguas, basado en el diagrama de
Piper-Hill muestra como resultado que las mismas se agrupan en el campo de las aguas con un origen mixto.
58
Resultados y Discusión
De acuerdo al uso actual y perspectivo de las aguas (Korin, 1994) [35], las mismas clasifican como de uso
balneológico y terapéutico.
Los procesos geoquímicos que tienen lugar en este sector y que explican la composición química de las
aguas, así como los Patrones Hidrogeoquímicos, de las aguas del sector, se estudiarán con mayor
profundidad, al igual que en el caso del sector hidromineral San Diego de los Baños, enel acápite IV.2. de la
presente Tesis.
IV.1.8 SECTOR HIDROMINERAL EL SITIO.
El sector está ubicado en el municipio La Palma, muy cerca del poblado El Sitio junto a la carretera que
comunica este asentamiento poblacional con el área protegida Mil Cumbres. Las coordenadas de su centro
son: X: 241 850, Y: 325 500.
Geológicamente está ubicado en la ZEF Sierra del Rosario, parte septentrional. En el área están propagados
los depósitos de la Fm. Artemisa (J3th - K1) ,compuesta por micritas de color gris oscuro agrietadas. Por
encima de la Fm. Artemisa se describe la secuencia olistostrómica o de mezcla donde aparecen serpentinitas,
gabros, zonas de brechas tectónicas, que conforman la Fm. Manacas (P2bl-2a mnc), con un espesor que supera
los 300 m [15, 17, 26].
Las aguas del sector están asociadas al complejo acuífero de los depósitos del Jurásico superior- Cretácico
Inferior y específicamente a los sedimentos de la Fm. Artemisa por donde circulan dichas aguas. El grado de
acuosidad del complejo acuífero está en dependencia de la intensidad del agrietamiento y tectonismo general
del macizo rocoso. En el pozo P - 55 el complejo acuífero está confinado por la Fm. Manacas, las aguas
minerales ascienden por el eje del pozo desde una profundidad de 340m y brotan con un caudal
aproximado a los 2 l/s [17].
Su entorno se caracteriza por presentar cultivos menores y pastizales [17].
Desde el punto de vista de la Regionalización Físico Geográfica del territorio cubano [15], el sector se ubica
en la Región Montañas de la Sierra del Rosario y teniendo en cuenta los criterios de la Clasificación de las
unidades de los Paisajes del territorio cubano [15], el sector clasifica como de Depresiones con fondo
ondulado, formadas por esquistos, con pastos y plantaciones forestales, sobre suelos Ferralíticos rojos
lixiviados y Ferralíticos rojos hidratado.
De acuerdo a su temperatura (Castany, 1971) [35], las aguas del sector clasifican como Aguas Hipotermales.
Teniendo en cuenta la mineralización global o cuantitativa (Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J.,
1994) [9], las aguas se consideran Aguas Mediominerales. El diagrama de Piper-Hill (Anexo III.8) muestra
los principales tipos de aguas en el sector: Aguas Bicarbonatadas Mixtas (con casi iguales contenidos de Ca y
Mg y un poco más elevados de Na), teniendo en cuenta la mineralización especial de las aguas (Armijo
Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J., 1994) [9], las mismas clasifican como sulfuradas. El origen de
estas aguas, de acuerdo al análisis del diagrama de Piper-Hill, puede plantearse relacionado con fluidos
meteóricos enriquecidos en gases. De acuerdo al uso actual y perspectivo de las aguas (Korin, 1994) [35], las
59
Resultados y Discusión
mismas clasifican como de uso balneológico y terapéutico.
En términos del uso de Patrones Hidroquímicos, la composición química de las aguas corresponde al patrón
de tipo 181 - 532, cuya expresión gráfica se representa, en el Anexo III.8, mediante diagramas de Stiff. El
origen de la composición química de estas aguas fue determinado, aplicando el Balance de Masas por
procesos geoquímicos de disolución de serpentina en la zona no saturada del acuífero, deducidos a partir de la
sustracción de la concentración de las aguas del sector Cajálbana y el agua de lluvia; procesos de disolución
incongruente de plagioclasas (anortita y albita), acompañados de procesos de oxidación de pirita y reducción
parcial de sulfato. Tales procesos se justifican por la presencia de minerales de tipo básico y ultrabásico en
los sedimentos que forman parte de la cobertura confinante del acuífero. Los minerales de tipo
aluminosilicatos, son más solubles a temperaturas altas (propias de los drenajes profundos) y a bajos valores
de pH (Appelo y Postma, 1993) en [2].
IV.1.9 SECTOR HIDROMINERAL MIL CUMBRES.
El sector se localiza en el municipio La Palma en el lugar conocido como Mil Cumbres. Las coordenadas de
su centro son: X: 254 700, Y: 326 850.
Se encuentra dentro del Área Protegida Mil Cumbres en una zona de alturas de pizarras donde predominan
los pastizales y algunas plantaciones forestales [17].
El sector está enmarcado en la parte más septentrional de la ZEF Sierra del Rosario. En el área de la
manifestación afloran depósitos de la Fm. Artemisa (J3th - K1) compuestos por calizas de color gris oscuro con
intercalaciones de lutitas y areniscas. Por encima de la Fm. Artemisa aparecen secuencias olistostrómicas de
la Fm. Manacas (P2bl-2a mnc), compuesta por bloques de diversa composición, gabros, basaltos, serpentinitas,
diabasas, bloques de calizas, etc. El sector está intensamente afectado por el tectonismo [15, 17, 26].
El sector se asocia al complejo acuífero en los depósitos del Jurásico Superior y Cretácico Inferior, en este
caso específico a la Fm. Artemisa representada por calizas grises. Predominan aquí las aguas de fisuras,
grietas y fallas. El grado de acuosidad es muy irregular y depende del grado de tectonismo del corte
geológico. En el centro del sector se localiza un manantial ascendente con un caudal aproximado de 1 l/seg
cual es muy posible que ascienda por algunas estructura tectónicas mezclándose con aguas menos profundas
en la parte superior del corte geológico [17].
Desde el punto de vista de la Regionalización Físico Geográfica del territorio cubano [15], el sector se ubica
en la Región Montañas de la Sierra del Rosario y teniendo en cuenta los criterios de la Clasificación de las
unidades de los Paisajes del territorio cubano [15], el sector clasifica como de Valles estrechos de depresiones
estructuro-fluviales, formados por aluvios de esquistos y rocas ígneas básicas y medias.
De acuerdo a su temperatura (Castany, 1971) [35], las aguas del sector clasifican como Aguas Hipotermales.
Teniendo en cuenta la mineralización global o cuantitativa (Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J.,
1994) [9], las aguas se consideran Aguas Mediominerales. El diagrama de Piper-Hill (Anexo III.9) muestra
los principales tipos de aguas en el sector: Aguas Bicarbonatadas Cálcicas (fuentes Mil Cumbres, Kikere,
60
Resultados y Discusión
Recogedor, Batea, Cuatro Caminos y Juan Carmona) o Cálcicas Sódicas (fuente No sulfuroso, más raro) y
Aguas Bicarbonatadas Sódicas (fuentes Majagua y Sulfuroso), teniendo en cuenta los criterios de la
mineralización especial de las aguas (Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J., 1994) [9], las mismas
clasifican como sulfuradas. El origen de estas aguas, de acuerdo al análisis del diagrama de Piper-Hill, puede
plantearse relacionado con fluidos meteóricos fríos o calientes y con fluidos meteóricos enriquecidos en
gases. De acuerdo al uso actual y perspectivo de las aguas (Korin, 1994) [35], las mismas clasifican como de
uso balneológico y terapéutico.
En términos del uso de Patrones Hidroquímicos, la composición química de las aguas corresponde al patrón
de tipo 181 - 181 (aguas bicarbonatadas cálcicas) y 181 - 532 (aguas bicarbonatadas sódicas cálcicas), cuya
expresión gráfica se representa, en el Anexo III.9, mediante diagramas de Stiff. El origen de la composición
química de las aguas de tipo bicarbonatadas cálcicas que ocurren en el sector, representadas por las fuentes
Mil Cumbres y No Sulfuroso, según los cálculos del Balance de Masas (considerando una matriz
predominantemente carbonatada, en el acuífero que drena la Formación Artemisa), puede explicarse,
principalmente, mediante los siguientes procesos geoquímicos: disolución congruente de calcita y dolomita,
disolución incongruente de albita y oxidación de pirita. En el caso de la fuente Sulfuroso, representativo de
un agua procedente del drenaje profundo, asociado a los materiales no carbonatados de la Fm. Manacas, la
composición química de las aguas puede explicarse, por la ocurrencia fundamentalmente de procesos
geoquímicos de disolución congruente de halita y serpentina, disolución incongruente de plagioclasas (albita
y anortita), oxidación de pirita y reducción de sulfato.
IV.1.10 SECTOR HIDROMINERAL CAJÁLBANA.
El sector se localiza en el municipio La Palma, en la parte suroeste de la Región Cajálbana, territorio
compuesto por alturas en forma de altiplanicie. Las coordenadas de su centro son: X: 248 000, Y: 333 000.
El sector forma parte del complejo ofiolítico, que se extiende por la parte septentrional de la Sierra del
Rosario, dentro de la ZEF Bahía Honda. Está formado por rocas ultrabásicas, constituidas fundamentalmente
por serpentinitas, harzburgitas, con gran contenido de lateritas ferroniquelíferas, de edad Mesozoico [15, 17,
26].
La aguas del sector están asociadas al complejo acuífero del Mesozoico[17].
Desde el punto de vista de la Regionalización Físico Geográfica del territorio cubano [15], el sector se ubica
en la Región Montañas de la Sierra del Rosario y teniendo en cuenta los criterios de la Clasificación de las
unidades de los Paisajes del territorio cubano [15], el sector clasifica como de Colinas y alturas de
serpentinita, en forma de altiplanicie, con Bosques de Pinos y matorrales espinosos, sobre suelos Ferríticos y
Fersialíticos.
De acuerdo a su temperatura (Castany, 1971) [35], las aguas del sector clasifican como Aguas Hipotermales.
Teniendo en cuenta la mineralización global o cuantitativa (Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J.,
1994) [9], las aguas se consideran Aguas Mediominerales. El diagrama de Piper-Hill (Anexo III.10) muestra
61
Resultados y Discusión
los principales tipos de aguas en el sector: Aguas Bicarbonatadas Magnésicas y más raramente Magnésicas
Sódicas, teniendo en cuenta la mineralización especial de las aguas (Armijo Valenzuela M. y San Martín
Bacaicoa J., 1994) [9], las mismas no clasifican respecto a ningún componente. El origen de estas aguas, de
acuerdo al análisis del diagrama de Piper-Hill, puede plantearse relacionado con fluidos meteóricos fríos o
calientes. De acuerdo al uso actual y perspectivo de las aguas (Korin, 1994) [9], las mismas clasifican como
de uso balneológico y terapéutico.
En términos del uso de Patrones Hidroquímicos, la composición química de las aguas corresponde al patrón
de tipo 118-181, cuya expresión gráfica se representa, en el Anexo III.10, mediante diagramas de Stiff. La
composición química de estas aguas, según los cálculos del Balance de Masas, está determinada,
principalmente, por el intemperismo de la serpentina, mineral principal de la serpentinita y otras rocas
ultrabásicas, que constituyen el macizo Cajálbana. La fuente del sulfato, al igual que en los anteriores
sectores, puede atribuirse a la oxidación de la pirita, aunque en el caso de las aguas superficiales, puede
existir una contribución de tipo antropogénica.
IV.1.11 SECTOR HIDROMINERAL PAN DE GUAJAIBÓN.
El sector se localiza en el municipio Bahía Honda, en la parte sureste de la estructura conocida con el
nombre de Pan de Guajaibón, en la porción noroccidental de la Sierra del Rosario. Las coordenadas de su
centro son: X: 260 000, Y: 329 000.
El sector está ubicado dentro de la ZEF Bahía Honda y está formado por potentes espesores de rocas calizas
masivas neríticas, calizas fragmentarias, dolomias, calizas dolomitizadas, calizas con lentes de pedernal y
brechas calcáreas, de la Fm. Guajaibón (J1 - K2al-ce), dichas rocas se distinguen por la presencia de bauxitas
[15, 17, 26].
La aguas del sector están asociadas tanto al complejo acuífero del Cretácico Inferior-Superior. En el sector
existe un gran número de surgencias y manantiales cársicos [17].
Desde el punto de vista de la Regionalización Físico Geográfica del territorio cubano [15], el sector se ubica
en la Región Montañas de la Sierra del Rosario y teniendo en cuenta los criterios de la Clasificación de las
unidades de los Paisajes del territorio cubano [15], el sector clasifica como de Alturas de roca sedimentaria
carbonatada, en forma de cúpulas y cadenas, con Bosques semidecíduos mesófilos y vegetación de mogotes,
sobre suelos Ferralíticos rojos y Pardo con carbonatos.
De acuerdo a su temperatura (Castany, 1971) [35], las aguas del sector clasifican como Aguas Hipotermales.
Teniendo en cuenta la mineralización global o cuantitativa (Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J.,
1994) [9], las aguas se consideran Aguas Mediominerales. El diagrama de Piper-Hill (Anexo III.11) muestra
los principales tipos de aguas en el sector: Aguas Bicarbonatadas Cálcicas (fuentes Ancón, La Curra, A. del
Caimito, Caimito, Mameyes, C. De la Bija, A. de Mameyes y C. de Sagua) y Bicarbonatadas Sulfatadas
Cálcicas (fuentes Fernando), teniendo en cuenta la mireralización especial de las aguas (Armijo Valenzuela
M. y San Martín Bacaicoa J., 1994) [9], las mismas no clasifican con respecto a ninguno de los componentes.
62
Resultados y Discusión
El origen de estas aguas, de acuerdo al análisis del diagrama de Piper-Hill, puede plantearse relacionado con
fluidos meteóricos fríos o calientes. De acuerdo al uso actual y perspectivo de las aguas (Korin, 1994) [35],
las mismas clasifican como aguas de bebida.
En términos del uso de Patrones Hidroquímicos, la composición química de las aguas corresponde al patrón
de tipo 181 - 181, cuya expresión gráfica se representa, en el Anexo III.11, mediante diagramas de Stiff. El
origen de la composición química de las aguas de este sector, puede ser explicado a partir de la fuente Ancón,
por donde surgen las aguas del drenaje del macizo carbonatado Pan de Guajaibón. Los procesos geoquímicos
que explican esta composición son: disolución de calcita y dolomita, así como oxidación de pirita. La
presencia de calcita y dolomita en los sedimentos de la Formación Guajaibón, ha sido reportada por Furet et
al, 1988 en [23].
IV.1.12 SECTOR HIDROMINERAL RANCHO LUCAS.
El sector se localiza en el municipio Bahía Honda, en las márgenes de río Las Pozas, al este del poblado
Rancho Lucas. Las coordenadas de su centro son: X: 268 000, Y: 332 000.
En el sector se encuentra ubicado en la ZEF Bahía Honda y está constituido por calizas estratificadas y
argilitas calcáreas de la Fm. Lucas (K1b-bm) [15, 17, 26].
La aguas del sector están asociadas tanto al complejo acuífero del Cretácico Inferior. En el sector existen
varios manantiales cársicos [17].
Desde el punto de vista de la Regionalización Físico Geográfica del territorio cubano [15], el sector se ubica
en la Región Montañas de la Sierra del Rosario y teniendo en cuenta los criterios de la Clasificación de las
unidades de los Paisajes del territorio cubano [15], el sector clasifica como de Alturas de roca sedimentaria
carbonatada, en forma de cúpulas y cadenas, con Bosques semidecíduo mesófilo y vegetación de mogotes,
sobre suelos Ferralíticos rojos y Pardo con carbonatos.
De acuerdo a su temperatura (Castany, 1971) [35], las aguas del sector clasifican como Aguas Hipotermales.
Teniendo en cuenta la mineralización global o cuantitativa (Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J.,
1994) [9], las aguas se consideran Aguas Mediominerales. El diagrama de Piper-Hill (Anexo III.12) muestra
los principales tipos de aguas en el sector: Aguas Bicarbonatadas Cálcicas (fuente Lucas 2) y Bicarbonatadas
Cálcicas Sódicas (fuentes Lucas 1 y Fuente), teniendo en cuenta la mineralización especial de las aguas
(Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J., 1994) [9], las mismas no clasifican con respecto a ningún
componente. El origen de estas aguas, de acuerdo al análisis del diagrama de Piper-Hill, puede plantearse
relacionado con fluidos meteóricos fríos o calientes. De acuerdo al uso actual y perspectivo de las aguas
(Korin, 1994) [35], las mismas clasifican como aguas de bebida.
En términos del uso de Patrones Hidroquímicos, la composición química de las aguas corresponde al patrón
de tipo 181 - 181, cuya expresión gráfica se representa, en el Anexo III.12, mediante diagramas de Stiff. La
composición química de estas fuentes, refleja la litología que drena (calizas estratificadas y argilitas de la Fm.
Lucas) y la misma se explica mediante procesos de disolución congruente de halita, calcita y dolomita,
63
Resultados y Discusión
disolución incongruente de plagioclasas (albita) y oxidación de pirita. La pérdida aparente de halita, pudiera
deberse a que el contenido real de Cl- del agua de lluvia, tomado por el contenido de la región de Guajaibón,
es menor en el sector analizado. Estos procesos son similares a los que tienen lugar en el sector Pan de
Guajaibón, de composición litológica similar.
IV.1.13 SECTOR HIDROMINERAL CACARAJÍCARA.
El sector se localiza en el municipio Bahía Honda, en las márgenes de río Las Pozas, al este del sector
Rancho Lucas. Las coordenadas del centro son: X: 268 000, Y: 335 000.
El sector está ubicado en la ZEF Bahía Honda y se encuentra asociado a las rocas brechas, calcarenitas y
calcilutitas de la Fm. Cacarajícara (K2m). Las rocas del macizo se encuentran muy fracturadas por procesos
tectónicos [15, 17, 26].
La aguas del sector están asociadas al drenaje profundo del carso, las mismas emergen a la superficie a través
de varios manantiales [17].
Desde el punto de vista de la Regionalización Físico Geográfica del territorio cubano [15], el sector se ubica
en la Región Montañas de la Sierra del Rosario y teniendo en cuenta los criterios de la Clasificación de las
unidades de los Paisajes del territorio cubano [15], el sector clasifica como de Llanuras estructuro erosivas,
medianamente colinosas, de areniscas y lutitas, con Pastos y matorral secundario, sobre suelos Pardos con y
sin carbonatos.
De acuerdo a su temperatura (Castany, 1971) [35], las aguas del sector clasifican como Aguas Hipotermales.
Teniendo en cuenta la mineralización global o cuantitativa (Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J.,
1994) [9], las aguas se consideran Aguas Mediominerales. El diagrama de Piper-Hill (Anexo III.13) muestra
los principales tipos de aguas en el sector: Aguas Bicarbonatadas Cálcicas (fuente Cacarajícara 2) y
Bicarbonatadas Sulfatadas Cálcicas Sódicas (fuentes Sulfuroso y No sulfuroso), teniendo en cuenta la
mineralización especial de las aguas (Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J., 1994) [9], las mismas
no clasifican de acuerdo a ninguno de los componentes. El origen de estas aguas, de acuerdo al análisis del
diagrama de Piper-Hill, puede plantearse relacionado con fluidos meteóricos fríos o calientes y fluidos
meteóricos enriquecidos en gases. De acuerdo al uso actual y perspectivo de las aguas (Korin, 1994) [35], las
mismas clasifican como aguas de uso balneológico y terapéutico.
En términos del uso de Patrones Hidroquímicos, la composición química de las aguas corresponde a los
patrones de tipo 181 - 181 (aguas bicarbonatadas cálcicas) y 451 - 163 (aguas bicarbonatadas sulfatadas
c´lacicas sódicas), cuya expresión gráfica se representa, en el Anexo III.13, mediante diagramas de Stiff. La
composición química de las aguas de este sector, representativas de la zona de saturación del drenaje cársico,
puede explicarse mediante los siguientes procesos químicos: disolución congruente de halita, calcita y
dolomita, disolución incongruente de plagioclasa (albita), así como oxidación de pirita, con reducción parcial
de sulfato. El rasgo diferenciante lo ofrece el manantial Cacarajícara Sulfuroso. Para explicar esta
composición es necesario tomar en cuenta, además de los procesos anteriormente mencionados, el proceso de
64
Resultados y Discusión
reducción de sulfato. Aunque tales procesos son totalmente lógicos y se corresponden con los reportados en
otros sectores, donde las calizas son predominantes, no existe información sobre la composición mineralógica
de estas rocas.
IV.1.14 SECTOR HIDROMINERAL POZO AZUL.
El sector se ubica en el municipio San Cristóbal en las márgenes del río San Cristóbal en el lugar conocido
con el mismo nombre (Pozo Azul). Se encuentra muy próximo a la presa La Paila específicamente en el valle
del río San Cristóbal dentro del macizo montañoso. Las coordenadas de su centro son: X: 287 700, Y: 328
250.
En la actualidad no tiene acceso, los asentamientos poblacionales más próximos son la comunidad rural
Modesto Serrano y el núcleo urbano San Cristóbal [17].
Desde el punto de vista geológico el sector Pozo Azul se ubica en los depósitos de la parte meridional de la
ZEF Sierra del Rosario. El corte estratigráfico en el área está representado por los depósitos carbonatados de
la Fm. Artemisa (J3th - K1) y Polier (K1v-al) con un predominio de la primera. El corte calcáreo está compuesto
por micritas carbonosas con intercalaciones de lutitas y pedernales. En el sector se observa un desarrollo
intenso de las estructuras tectónicas disyuntivas y plicativas asociadas a movimientos de sobrecorrimientos
[15, 17, 26].
Las aguas se asocian al complejo acuífero de la Fm. Artemisa, caracterizado por la presencia de aguas de
fisura, grietas y en zonas tectónicas. En el sector se han mapeado 3 manantiales ascendentes con un caudal
total aproximado a los 2 l/s [17].
Por su ubicación cuenta con un entorno con valores naturales (flora y fauna relevantes), así como también una
calidad visual alta [17].
Desde el punto de vista de la Regionalización Físico Geográfica del territorio cubano [15], el sector se ubica
en la Región Montañas de la Sierra del Rosario y teniendo en cuenta los criterios de la Clasificación de las
unidades de los Paisajes del territorio cubano [15], el sector clasifica como de Alturas de roca sedimentaria
carbonatada, en forma de tabula, con Matorrales secundarios y Bosques semidecíduo mesófilo, sobre suelos
Ferralíticos rojos y Pardos con carbonatos.
De acuerdo a su temperatura (Castany, 1971) [35], las aguas del sector clasifican como Aguas Hipotermales.
Teniendo en cuenta la mineralización global o cuantitativa (Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J.,
1994) [9], las aguas se consideran Aguas Mediominerales. El diagrama de Piper-Hill (Anexo III.14) muestra
los principales tipos de aguas en el sector: Aguas Bicarbonatadas Cálcicas, teniendo en cuenta la
mineralización especial presente en las aguas (Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J., 1994) [9], las
mismas no clasifican de acuerdo a ninguno de los componentes. El origen de estas aguas, de acuerdo al
análisis del diagrama de Piper-Hill, puede plantearse relacionado con fluidos meteóricos fríos o calientes. De
acuerdo al uso actual y perspectivo de las aguas (Korin, 1994) [35], las mismas clasifican como aguas de uso
balneológico y terapéutico.
65
Resultados y Discusión
En términos del uso de Patrones Hidroquímicos, la composición química de las aguas corresponde al patrón
de tipo 163 - 181, cuya expresión gráfica se representa, en el Anexo III.14, mediante diagramas de Stiff. La
composición química de estas aguas se explica, principalmente por los procesos de disolución congruente de
calcita y dolomita, disolución incongruente de plagioclasa (albita), así como procesos de oxidación de pirita y
reducción parcial de sulfato. Los contenidos de Cl- de estas aguas disminuyen con respecto a los contenidos
correspondientes con los procesos relacionados con el agua de lluvia y por procesos de evapotranspiración.
Ello pudiera deberse a una pérdida de halita, en el camino de reacción del agua subterránea, o al hecho de que
el contenido de Cl- del agua de lluvia es inferior al valor tomado en cuenta, valor medio de la región del Pan
de Guajaibón, sector que se encuentra más próximo al mar que el sector Pozo Azul; en este caso no fue
posible usar otro valor, por falta de información referida al contenido medio del agua de lluvia en la parte
septentrional de la Sierra del Rosario. Las calizas de la formación Artemisa son similares a las de la
Formación Guasasa en su composición mineralógica (Furet et al, 1988) [23]. Las mismas están constituidas,
fundamentalmente, por calcita y dolomita y tienen cantidades relativamente más pequeñas de otros minerales,
tales como plagioclasas y compuestos orgánicos. Estas propiedades justifican la ocurrencia de los procesos
geoquímicos anteriormente expuestos.
IV.1.15 SECTOR HIDROMINERAL RANCHO MAR.
El sector está ubicado en el municipio San Cristóbal en el lugar con el mismo nombre (Rancho Mar). Este
yacimiento se encuentra en el centro de la Sierra del Rosario, en las cercanías del cruce entre la carretera de
montaña y la carretera Norte-Sur que vincula a San Cristóbal con Bahía Honda. Son las coordenadas de su
centro: X: 282 860, Y: 333 570.
La estructura geológica del sector se identifica con las estructuras regionales de la ZEF Sierra del Rosario
donde se aprecia un escamamiento tectónico formado por planos de sobrecorrimientos. En el área están
ampliamente propagados los sedimentos de las Fm. Artemisa (J3th - K1) y Polier de edad (K1v-al), constituidos
por calizas y micritas de color gris con intercalaciones de areniscas y argilitas. Están presentes también en el
sector rocas vulcanógenas sedimentarias de la Fm. Sábalo (J3), representadas por diabasas, basaltos y cuerpos
de gabros intercalados con rocas sedimentarias [15, 17, 26].
Las características hidrogeológicas del sector son complejas y están dadas por la interrelación existente entre
los diferentes tipos de sedimentos y formaciones geológicas en el mecanismo de génesis y circulación de las
aguas minerales [17].
El entorno de este sector es atractivo topográficamente y presenta algunos valores florísticos y faunísticos,
aunque estos componentes presentan cierto grado de degradación por las actividades forestales, ganaderas y
cafetaleras que se realizan en la zona [17].
Desde el punto de vista de la Regionalización Físico Geográfica del territorio cubano [15], el sector se ubica
en la Región Montañas de la Sierra del Rosario y teniendo en cuenta los criterios de la Clasificación de las
66
Resultados y Discusión
unidades de los Paisajes del territorio cubano [15], el sector clasifica como de Valles estrechos de depresiones
estructuro fluviales, formados por aluvios de esquistos y rocas ígneas básicas y medias.
De acuerdo a su temperatura (Castany, 1971) [35], las aguas del sector clasifican como Aguas Hipotermales.
Teniendo en cuenta la mineralización global o cuantitativa (Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J.,
1994) [9], las aguas se consideran Aguas Minerales. El diagrama de Piper-Hill (Anexo III.15) muestra los
principales tipos de aguas en el sector: Aguas Bicarbonatadas Sódicas, teniendo en cuenta la mineralización
especial, presente en las aguas (Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J., 1994) [9], las mismas
clasifican como sulfuradas. El origen de estas aguas, de acuerdo al análisis del diagrama de Piper-Hill, puede
plantearse relacionado con fluidos meteóricos enriquecidos en gases. De acuerdo al uso actual y perspectivo
de las aguas (Korin, 1994) [35], las mismas clasifican como aguas de uso balneológico y terapéutico.
En términos del uso de Patrones Hidroquímicos, la composición química de las aguas corresponde al patrón
de tipo 811 - 271, cuya expresión gráfica se representa, en el Anexo III.15, mediante diagramas de Stiff. Para
determinar el origen de la composición química de estas aguas, fue necesario tomar en consideración que las
aguas en este sector son del tipo bicarbonatadas sódicas y que los sedimentos a los cuales están asociadas las
mismas están constituidos, fundamentalmente por sílice, plagioclasas (albita, anortita, etc.), serpentina y otros
aluminosilicatos, en forma similar a los esquistos y areniscas de la Formación San Cayetano (Peláez, 1990)
en [45]. Sobre esta base la composición química de las aguas de la fuente Rancho Mar, puede explicarse,
fundamentalmente, a partir de los siguientes procesos geoquímicos: disolución congruente de halita y
serpentina, disolución incongruente de plagioclasa (albita y anortita), oxidación de pirita y reducción parcial
de sulfato.
IV.1.16 SECTOR HIDROMINERAL SOROA.
El sector se localiza en el municipio Candelaria, dentro de la Villa Turística Soroa. Este yacimiento está
enclavado en el valle del río Manantiales. Las coordenadas de su centro son: X: 293 850, Y: 330 800.
En el sector afloran exclusivamente depósitos pertenecientes a las secuencias septentrionales de la ZEF Sierra
del Rosario, donde están ampliamente propagados los depósitos de la Fm. Sábalo (J3), representada por un
corte vulcanógeno sedimentario compuesto por basaltos y diabasas con intercalaciones de calizas, lutitas y
areniscas. Concordante con estos depósitos en el área aflora el corte carbonatado-terrígeno de las Fm.
Artemisa (J3th - K1) y Polier (K1v-al) [15, 17, 26].
La aguas del sector están asociadas tanto al complejo acuífero de las calizas grises de la Fm. Artemisa como a
las rocas ultrabásicas de la Fm. Sábalo. Según datos preliminares observados en los pozos PH 1 y P 12
perforados en este sector, el grado de acuosidad es bajo con gastos específicos en dichos pozos del orden de
0.01l/s/m. En el área se manifiestan 3 manantiales ascendentes con un gasto total aproximado a los 3 l/s
constante durante todo el año según observaciones aisladas [17].
Su entorno cuenta con altos valores naturales, así como una infraestructura de alojamiento y extrahotelera
67
Resultados y Discusión
bien desarrollada [17].
Desde el punto de vista de la Regionalización Físico Geográfica del territorio cubano [15], el sector se ubica
en la Región Montañas de la Sierra del Rosario y teniendo en cuenta los criterios de la Clasificación de las
unidades de los Paisajes del territorio cubano [15], el sector clasifica como de Alturas de rocas sedimentarias
carbonatadas, con Matorrales secundarios y Bosques semidecíduo mesófilo, sobre suelos Ferralíticos rojos y
Pardos con carbonatos.
De acuerdo a su temperatura (Castany, 1971) [15], las aguas del sector clasifican como Aguas Hipotermales.
Teniendo en cuenta la mineralización global o cuantitativa (Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J.,
1994) [9], las aguas se consideran Aguas Oligominerales. El diagrama de Piper-Hill (Anexo III.16) muestra
los principales tipos de aguas en el sector: Aguas Bicarbonatadas Cálcicas y Bicarbonatadas Cálcicas
Magnésicas (más raro), teniendo en cuenta la mineralización especial presente en las aguas (Armijo
Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J., 1994) [9], las mismas clasifican como sulfuradas. El origen de estas
aguas, de acuerdo al análisis del diagrama de Piper-Hill, puede plantearse relacionado con fluidos meteóricos
fríos o calientes. De acuerdo al uso actual y perspectivo de las aguas (Korin, 1994) [35], las mismas clasifican
como aguas de uso balneológico y terapéutico.
En términos del uso de Patrones Hidroquímicos, la composición química de las aguas corresponde al patrón
de tipo 163 - 271, cuya expresión gráfica se representa, en el Anexo III.16, mediante diagramas de Stiff. La
citada composición química de las aguas, es explicada mediante los siguientes procesos: disolución
congruente de halita, calcita y dolomita, disolución incongruente de plagioclasa (albita), así como oxidación
de pirita con reducción parcial de sulfatos.
IV.1.17 SECTOR HIDROMINERAL LAS TERRAZAS.
El sector se localiza en el municipio La Palma, en las márgenes del río San Juan, dentro del área de desarrollo
del centro turístico Las Terrazas, en la parte noreste de la Sierra del Rosario. Las coordenadas de su centro
son: X: 301 000, Y: 337 000.
El sector está ubicado en la ZEF Sierra del Rosario y se encuentra asociado a las calizas de la Fm. Artemisa
(J3th - K1), rocas ultrabásicas serpentinizadas de la asociación ofiolítica, areniscas de la Fm. Manacas, de edad
Paleógeno y rocas terrígenas de la Fm. San Cayetano (J1 - J3ox) [15, 17, 26].
La aguas del sector son representativas de la zona de saturación de los macizos carbonatados y emergen en el
contacto con fallas paralelas y transversales a la Falla Pinar [17].
Desde el punto de vista de la Regionalización Físico Geográfica del territorio cubano [15], el sector se ubica
en la Región Montañas de la Sierra del Rosario y teniendo en cuenta los criterios de la Clasificación de las
unidades de los Paisajes del territorio cubano [15], el sector clasifica como de Alturas de rocas sedimentarias
carbonatada y terrígeno-carbonatada (margas y calizas), onduladas y cupulares, con pastos y matorrales
medios y bosques siempreverde micrófilo, sobre suelos Húmicos Carbonáticos, Pardo con carbonatos y sin
carbonatos.
68
Resultados y Discusión
De acuerdo a su temperatura (Castany, 1971) [35], las aguas del sector clasifican como Aguas Hipotermales.
Teniendo en cuenta la mineralización global o cuantitativa (Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J.,
1994) [9], las aguas se consideran Aguas Mediominerales. El diagrama de Piper-Hill (Anexo III.17) muestra
los principales tipos de aguas en el sector: Aguas Bicarbonatadas Cálcicas, teniendo en cuenta la
mineralización especial, presente en las aguas (Armijo Valenzuela M. y San Martín Bacaicoa J., 1994) [9],
las mismas clasifican como sulfuradas. El origen de estas aguas, de acuerdo al análisis del diagrama de PiperHill, puede plantearse relacionado con fluidos meteóricos fríos o calientes. De acuerdo al uso actual y
perspectivo de las aguas (Korin, 1994) [35], las mismas clasifican como aguas de uso balneológico y
terapéutico.
En términos del uso de Patrones Hidroquímicos, la composición química de las aguas corresponde al patrón
de tipo 181 - 181, cuya expresión gráfica se representa, en el Anexo III.17, mediante diagramas de Stiff. Los
cálculos del Balance de Masas, que explican la composición química de las aguas de la fuente Pastora ofrecen
la información de que los procesos vinculados al origen de la composición química de sus aguas son:
disolución congruente de halita, calcita y dolomita, oxidación de pirita y reducción de sulfato. Estos procesos
son coherentes con la composición mineralógica de los sedimentos de la Formación Artemisa.
La tabla 2 muestra los resultados obtenidos de la clasificación de las fuentes de aguas minerales de los
sectores estudiados, del texto de la tabla fueron excluidos los datos correspondientes al sector Aguas Claras,
por considerar, los autores del presente trabajo, que los datos del sector no han sido lo suficientemente
investigados. Del análisis de la tabla se pueden extraer las siguientes consideraciones:
1. De acuerdo al criterio de la temperatura de las aguas (Castany, 1971), 53 fuentes clasifican como
hipotermales y sólo dos fuentes como mesotermales; no existen fuentes clasificadas como frías o
hipertermales.
2. De acuerdo al criterio de la mineralización global de las aguas (Armijo V. y San Martín B., 1994), 1
fuente clasifica como oligomineral, 40 fuentes como mediominerales y 14 como minerales.
3. De acuerdo al criterio de la mineralización especial presente en las aguas y, apartir de los datos con que se
contaba, 32 fuentes clasificaron como sulfuradas y 23 no clasificaron.
4. De acuerdo a los criterios hidroquímicos y basados en la clasificación de Kurlov, 29 fuentes clasificaron
como bicarbonatadas cálcicas, 13 fuentes clasificaron como sulfatadas cálcicas, 3 fuentes clasificaron
como bicarbonatadas sódicas, 2 fuentes clasificaron como bicarbonatadas sulfatadas cálcicas, 1 fuente
clasifica como bicarbonatada cálcica magnésica, 5 fuentes clasificaron como bicarbonatadas cálcicas
sódicas, 2 fuentes clasificaron como bicarbonatadas magnésicas, 2 fuentes clasificaron como
bicarbonatadas magnésicas sódicas, 10 fuentes clasificaron como sulfatadas cálsicas sódicas y 3 fuentes
clasificaron como bicarbonatadas sulfatadas mixtas y bicarbonatadas mixtas. En este punto es necesari
recordar que existen sectores en que se manifiestan más de un tipo de aguas.
5. De acuerdo a los criterios del uso actual y potencial de las aguas (Korin, 1994), 37 fuentes clasificaron
como de uso balneológico y terapéutico, 5 con de uso balneológico y 13 como aguas de bebida.
69
Resultados y Discusión
6. De acuerdo a los criterios de origen (Piper-Hill, 1944), 36 fuentes clasificaron como relacionadas con
fluídos meteóricos fríos o calientes, 6 fuentes clasificaron como relacionadas con fluídos meteóricos
enriquecidos en gases y 14 fuentes clasificaron como relacionadas con fluídos de origen mixto.
Sobre el análisis de la distribución de los sectores hidrominerales en las diferentes unidades de paisaje, dentro
del Distrito Físico-Geográfico Pinar del Río (figura 3), se pueden hacer las siguientes observaciones:
1. La mayoría de los sectores se concentran en la zona de mayor complejidad paisajística, lo cual coincide
con la Región Físico-Geográfica Montañas de la Sierra del Rosario.
2. La mayoría de los sectores se encuentran cercanos o en la frontera entre dos unidades de paisaje, lo cual es
coincidente con los criterios geólogo-estructurales utilizados en la subdivición de las unidades
paisajísticas.
3. Los sectores se distribuyen dentro de unidades correspondientes a las Llanuras (1.) y a las Colinas, Alturas
y Montañas (2.).
4. Dentro de las unidad Llanuras, los sectores se concentran en la unidad Llanuras medianamente húmedas
(1.2.) y dentro de la unidad Colinas, Alturas y Montañas, los sectores se concentran en la unidad
Depresiones intermontañosas, colinas, alturas y montañas bajas húmedas (2.2.).
5. Dentro de la unidad de Llanuras medianamente húmedas, se observan sectores distribuidos en las
siguientes unidades:
• Sector Aguas Claras: el cual se encuentra ubicado dentro de la unidad Llanuras acumulativas, formadas
por rocas sedimentarias carbonatadas y terrígeno-carbonatadas y cortezas de intemperismo caoliníticas y
cuarcíticas y depósitos arenosos, con plantaciones de tabaco, cítricos y pastos, y restos de bosques de
pinos, sobre suelos Ferralítico cuarcítico Amarillo Lixiviados, Ferralítico Amarillo Rojizo Lixiviados y
Arenoso Cuarcíticos (1.2.3.).
• Sector Cacarajícara: el cual se encuentra ubicado dentro de la unidad Llanuras denudativas, formadas por
rocas volcánicas, vulcanógeno-sedimentarias y metamórficas, con pastos y matorrales, sobre suelos
Pardos con Carbonatos y sin Carbonatos y Fersialíticos Rojo Parduzcos Ferromagnesiales (1.2.4).
• Sector Zequeira: el cual se encuentra ubicado dentro de la unidad Llanuras acumulativas aluvio-marinas,
formadas por depósitos arcillosos y arenosos, con pastos, arrozales y restos de bosques semidecíduos,
sobre suelos Oscúro Plásticos, Gley Ferralíticos y Gley Húmicos (1.2.5.).
6. Dentro de la unidad de Depresiones intermontañosas, colinas, alturas y montañas bajas húmedas, se
observan sectores distribuidos en las siguientes unidades:
• Sectores San Vicente y Cueva de los Portales: se encuentran ubicados dentro de la unidad llanuras de
depresiones estructuro-denudativas y cárcicas, formadas por rocas sedimentarias, carbonatadas, terrígenocarbonatadas y metamórficas, con plantaciones de cultivos y bosques siempreverdes, sobre suelos
Aluviales, Pardos con Carbonatos, Ferralíticos Rojos y Ferralíticos Cuarcíferos amarillos Lixiviados
(2.2.1.).
70
Resultados y Discusión
• Sectores Los Portales, San Diego de los Baños, Bermejales, El Sitio, Mil Cumbres, Rancho Mar: se
encuentran ubicados dentro de la unidad Llanuras de depresiones estructuro-fluviales y erosivas, formadas
por depósitos aluviales de rocas vulcanógeno-sedimentarias y metamórficas, con matorrales secundarios y
bosques de galería, sobre suelos Aluviales, Pardos con Carbonatos y sin Carbonatos (2.2.2.).
• Sectores Pan de Guajaibón, Rancho Lucas, Pozo azul, Soroa y Las Terrazas: se encuentran ubicados
dentro de la unidad Colinas y Alturas denudativo-cárcicas, formadas por rocas sedimentarias, terrígeno
carbonatadas y carbonatadas, con pastos, bosques semidecíduos y vegetación de mogotes, sobre suelos
Húmicos Carbonáticos, Pardo con Carbonatos, Ferralíticos Rojos y afloramientos de rocas (2.2.3.).
• Sector Cajálbana: se encuentra dentro de la unidad Colinas y Alturas denudativas , formadas por rocas
metamórficas, vulcanógeno-sedimentarias y volcánicas, con pastos, matorrales secundarios y bosques de
pinos, sobre suelos Fersialíticos, Ferríticos, Ferralíticos y Pardos (2.2.4.).
IV.2 CARACTERIZACIÓN DE LAS FUENTES DE AGUAS MINERALES DEL SISTEMA
HIDROTERMAL SAN DIEGO DE LOS BAÑOS - BERMEJALES.
En este acápite de la Tesis se realiza un estudio, con un mayor grado de presición, sobre las propiedades de
las aguas minerales del sistema hidrotermal San Diego de los Baños - Bermejales. La selección de esta área,
dentro del distrito Pinar del Río, se debe a la gran cantidad de datos hidroquímicos disponibles y al hecho de
que en los sectores San Diego de los Baños y Bermejales se encuentran representados la mayor parte de los
tipos de aguas que ocurren en la región occidental de Cuba, los cuales son:
Aguas bicarbonatadas cálcicas, de mediana mineralización, características de las fuentes y pozs que drenan
calizas y emiten desde las zonas no saturadas y saturadas de los acuíferos carbonatados.
Aguas bicarbonatadas sódicas, características de la zona saturada y del drenaje profundo de los acuíferos
desarrollados en esquistos y areniscas.
Aguas sulfatadas cálcicas, procedentes del drenaje profundo de los macizos carbonatados y que brotan al
exterior a través de las grietas asociadas a las fallas, o por perforaciones hechas en estos sitios.
Aguas mixtas (bicarbonatadas-sulfatadas, sulfatadas-bicarbonatadas cálcicas, cálcicas sódicas, etc.), que
resultan de la mezcla de aguas procedentes de acuíferos profundos y someros, desarrollados en diferentes
litologías.
Al estudio se adicionaron un conjunto de datos [35], los cuales complementan la información con que se
viene trabajando.
A continuación se describen los resultados obtenidos en el estudio.
IV.2.1
APLICACIÓN
DE
TÉCNICAS
HIDROGEOQUÍMICOS.
DE
RECONOCIMIENTO
DE
PATRONES
En la tabla 3 se presentan los resultados del procesamiento de 117 datos hidroquímicos, correspondientes al
muestreo realizado por Peláez et al. (1990) en [45]. Se obtienen por esta vía un total de 27 patrones y 13 tipos
71
Resultados y Discusión
hidroquímicos de aguas. De su análisis se puede inferir que dichos patrones pudieran originarse a partir de los
siguientes caminos de reacción:
1. Disolución de calizas (reacción favorecida a bajas temperaturas) con la participación de una cierta
cantidad de CO2 de carácter biogénico o hidrotermal. En este caso no se produce cambio de patrón
hidrogeoquímico, la composición del agua cambia cualitativamente y no cuantitativamente:
181 - 181 --------> 181 - 181
(HCO3 - Ca --------> HCO3 - Ca)
En el caso en que se produzca una reconcentración del Cl- por evapotranspiración o efecto termal, la
evolución pudiera ser del tipo:
181 - 181 --------> 181 - 271
(HCO3 - Ca -------------> HCO3 > Cl- - Ca)
2. Disolución de aluminosilicatos (reación favorecida por las altas temperaturas) y reconcentración de Clpor los mecanismos anteriores:
811 - 181 --------> 811 - 271
(HCO3 - Na --------> HCO3 > Cl - Na)
3. Oxidación de piritas en un agua bicarbonatada cálcica.
181- 181 --------> 181-145 -------->181-127 -------->181-118
(HCO3 - Ca ---> SO4 > HCO3 - Ca ----> SO4 > HCO3 - Ca---> SO4- Ca)
4. Reducción de sulfato generando agua con mayor o menor contenido de H2S. Por lo general se produce
sin cambio de patron.
118 --------> 181 - 118
(SO4- Ca----> SO4- Ca)
Las reacciones químicas que explican los procesos de disolución o precipitación de minerales, así como de
oxidación de piritas y reducción parcial de sulfato se muestran en la tabla 4.
El origen de otras facies hidroquímicas puede ser explicado mediante procesos de mezclas de aguas:
5. Formación de aguas HCO3 - Ca > Na
Los patrones 361-181 y 361-127, tipicos de aguas bicarbonatadas cálcicas sódicas pueden ser originadas por
mezclas de agus bicarbonatadas cálcicas y bicarbonatadas sódicas:
181- 181 + 811-172 -------->361-181
(HCO3 - Ca + HCO3 - Na-- --> HCO3 - Ca > Na)
1. Formación de aguas SO4 > HCO3 - Ca
Los patrones 172 - 136, 172 - 127 y 172 - 136, característicos de aguas sulfatadas bicarbonatadas sódicas,
pueden originarse a partir de una mezcla de aguas sulfatadas cálcicas y bicarbonatadas cálcicas:
172- 181 + 181-181 -------->172-136
(SO4 - Ca + HCO3 - Ca -- --> SO4> HCO3 - Ca)
72
Resultados y Discusión
2. Formación de aguas SO4> HCO3 - Ca > Na
Los patrones 442-136, 442-127, 268 - 127 y 271-118, propios de las aguas sulfatadas bicarbonatadas
cálcicas sódicas pueden originarse a partir de la mezcla de aguas sulfatadas cálcicas y bicarbonatadas
sódicas:
127-118 + 811-172---> 442 - 136
(SO4 - Ca + HCO3 - Na -- > SO4 > HCO3- Ca > Na)
IV.2.2 APLICACIÓN DEL MÉTODO DE BALANCE DE MASAS.
Con el objetivo de estudiar la aplicación de los métodos de balance de masas para interpretar los principales
procesos geoquímicos que controlan la composición química de las agus estudiadas en el sistema hidrotermal
San Diego de los Baños - Bermejales se seleccionaron diferentes muestras, representativas de los dos
miembros extremos del proceso inicial (A) y final (B). Los procesos geoquímicos más importantes que tienen
lugar en el sistema hidrotermal estudiado, pueden representarse mediante las reacciones químicas que se
presentan en la tabla 4. Los Anexos III.6 y III.7 muestran los diagramas de Stiff, obtenidos para los
principales tipos de aguas estudiados en el sistema hidrotermal san Diego de los Baños – Bermejales.
♦ Procesos de disolución-precipitación de minerales y de oxidacción- reducción
Comenzaremos por determinar los procesos geoquímicos relacionados con la meteorización de las rocas
fundamentales de la zona de alimentación del acuífero, esto es, las calizas de la Fm. Artemisa, para lo cual
estudiaremos la cantidad de componentes que extraen las lluvias que caen en la región y percolan a través de
estas rocas. Con el objetivo de ilustrar estos procesos, se tomaron muestras de lluvia y de la fuente Mil
Cúmbres, ubicado a 15 km al norte del sistema hidrotermal, el cual drena en condiciones subsuperficiales los
sedimentos de la Fm. Artemisa (Fagundo, 1996) en [22].
En la tabla 5 se muestra , mediante balance de masas, que la composición química de este fuente puede
explicarse a partir de procesos de intemperismo por parte de las lluvias locales. En este análisis se utilizan las
diferencias iónicas (∆ ion) entre los dos miembros extremos que se consideran, comenzando con el proceso
de disolución de dolomita, ya que constituye la única fuente de Mg2+ disponible, luego se sigue con el
proceso de disolución de calcita (descontando la cantidad de ∆ Ca2+ utilizada en el proceso anterior). La
disolución de halita constituye el siguiente paso. El resto del ∆ Na+ que queda puede atribuirse al proceso de
disolución de los silicatos sódicos (albita) y potásicos (feldespato K), este último en menor proporción.
Finalmente el
SO42- puede atribuirse a la oxidación de piritas. El proceso geoquímico neto implica
disolución de calcita, dolomita y albita; disolución de NaCl (reconcentrado en las capas más duperficiales por
evapotranspiración o procesos hidrotermales) y oxidación de pirita. En este último caso se requiere un aporte
adicional de CO2 del orden de 100 mg/l, cantidad ésta que el agua de lluvia puede extraer de la materia
orgánica disponible en el suelo y de las capas de los sedimentos rocosos.
73
Resultados y Discusión
El segundo ejemplo corresponde a un proceso de disolución de calizas, (calcita y dolomita), acompañado de
otras reacciones químicas. Estos procesos están bien representados en aquellos acuíferos desarrollados en las
calizas de la Fm. Artemisa que no tienen contacto con las fisuras y grietas de la falla San Diego de los Baños.
Para ilustrar los mismos, se tomaron dos muestras de la fuente Mil Cumbres.
En la tabla 6 se presentan los resultados del balance de masas y de la interpretación de los procesos
geoquímicos que tienen lugar en ese sitio. Nótese que las diferencias entre los ∆ iónicos obtenidas por
balance de masa a partir de las variaciones propuestas y las obtenidas por la diferencia entre los miembros
extremos de la reacción son nulos o muy bajos, con excepción del CO2, que requiere de un suministro extra al
igual que en el caso anterior.
A continuación se discute un proceso de evolución química en aguas bicarbonatadas sódicas donde
intervienen además del proceso de disolución de aluminosilicatos, otros procesos geoquímicos. Estos
procesos son comunes en las aguas que drenan los materiales acuíferos de la Fm. San Cayetano y puede
ilustrarse mediante las muestras tomadas en el pozo 3 a 40 m (A) y el pozo 4A (103- 206 m), tal como se
ilustra en la tabla 7. En este caso se obtiene un buen balance de masas, asumiendo la combinación de
procesos de disolución de los minerales calcita, dolomita, albita y halita combinadas con precipitación de
cuarzo, oxidación de piritas y reducción parcial de sulfatos.
El siguiente ejemplo refleja la ocurrencia de un proceso geoquímico complejo, donde intervienen reacciones
de disolución y precipitación de minerales, así como de oxidación de piritas y reducción de sulfatos. La
evolución de las aguas del pozo 1, interpretadas a partir de muestras tomadas entre 0 y 84 m y entre 84 y 122,
m constituye un ejemplo interesante cuyo comportamiento puede explicarse a través de la ocurrencia de un
conjunto de procesos combinados, tal como se aprecia en la tabla 8. En este caso; el balance es bueno para la
mayoría de los componentes, con excepción de HCO3- y CO2 donde los desbalances son de 0.26 y 5.10
mmol/l respectivamente. El exceso de CO2 respecto al real puede estar relacionado con un posible aporte de
tipo hidrotermal.
Los procesos que explican este tipo de evolución química implican disolución de los minerales calcita,
dolomita, halita y cuarzo, conjuntamente con precipitación de albita, oxidación de piritas y redución parcial
de sulfato, necesitándose para el completo balance un aporte adicional de CO2 (5.10 mmol/l) como en casos
anteriores.
♦ Procesos de mezcla de aguas
En el análisis de reconocimiento de patrones hidrogeoquímicos realizados anteriormente se presentaron
varios posibles procesos de mezclas de aguas, las cuales eran capaces de originar otras aguas de diferentes
naturaleza hidroquímica. En este acápite se aplicarán las técnicas de balance para fundamentar esos procesos.
En estos casos las aguas pueden mezclarse en diferentes proporciones, de modo que se puede expresar en
forma general:
mA+ mB ---> Ct
74
Resultados y Discusión
Donde la concentración teórica de Ct será:
nA+mB
Ct = ----------------n+m
Esta expresión es similar a la presentada en el acápite 3.7.1. del Capítulo II, haciendo a n = 1 y a m = x.
La validación de la hipótesis de mezcla, se realiza comparando el componente Ct obtenido mediante el
cálculo numérico y la concentración del componente de referencia que se supone sea originado (C).
El primer ejemplo corresponde a la mezcla de aguas del tipo bicarbonatadas cálcica con aguas bicarbonatadas
sódicas, las cuales originan otra del tipo bicarbonatada cálcica sódica. Como miembros extremos de la mezcla
pueden tomarse el pozo 3 (90 m) y el pozo 3 (40 m), y como resultado de la mezcla el pozo 13 (tabla 9). En la
tabla se demuestra que, sobre la base de una proporción de mezcla de 1.2 a 1 (54.5 y 45.5 %
respectivamente), se obtiene un agua con una composición química muy parecida a la tomada de referencia.
Las diferencias encontradas pueden deberse al carácter no lineal de estos procesos, los cuales dan lugar a la
ocurrencia simultánea de otros.
El segundo ejemplo de mezclas de aguas que se presenta, trata de explicar la formación de aguas del tipo sulfatadas
bicarbonatadas sódicas cálcicas (pozo 4 entre 115- 195 m) a partir de la mezcla de aguas de del tipo sulfatada càlcica
(pozo 4 a 100 m) y del tipo bicarbonatada sódicas (pozo 4 entre 103 - 206 m). Las aguas que se mezclan corresponden a
horizontes acuíferos desarrollados en la Fm. Artemisa (que al parecer interactúan con aguas procedentes del drenaje
profundo a través de las fallas) y la Fm. San Cayetano. El agua resultante fue tomada en un horizonte acuífero
subyacente. Durante los trabajos de campos realizados por Peláez et al. (1990) en [45], se detectaron estas mezclas como
resultado de la conexión hidráulica de esos horizontes durante la perforación y explotación (tabla 10). En la tabla se
presentan los resultados del cálculo del balance de masas correspondiente a esta mezcla en proporciones de 1:1,
notándose que existe muy buena similitud entre los datos calculados y los reales
El tercer ejemplo de mezclas de aguas trata de explicar la formación de las facies hidroquímicas sulfatadas
bicarbonatadas cálcicas (pozo1; 0-122 m) a partir de las facies bicarbonatadas cálcicas (pozo2; 90 m) y
sulfatadas cálcicas (pozo 1; 237-320 m). El origen de este tipo de mezcla pudiera atribuirse a el contacto de
aguas procedentes del drenaje profundo, las cuales ascienden a través de la falla, con aguas más someras
originales por intemperismo de las calizas de la Fm. Artemisa (tabla 11). En
la
tabla
se
presentan
los
resultados de los cálculos numéricos sobre la base de una proporción de mezcla de 1.5 a 1 (60 % y 40 %
respectivamente). Como puede observarse, las diferencias entre los datos reales y los calculados no son muy
grandes y los mismo pueden deberse, como en los casos anteriores, al carácter no lineal de la mezcla que da
lugar a la ocurrencia simultánea de otros procesos geoquímicos.
Con excepción del Na++K+, los restantes componentes químicos ajustan bastante bien al balance de masas.
Este exceso de masas respecto a la muestra real pudiera explicarse asumiendo un proceso simultáneo de
precipitación de cuarzo.
75
Resultados y Discusión
♦ Proceso de adquisición de la composición química de las aguas.
La composición química de las fuentees de San Diego de los Baños y Bermejales varía entre sulfatadas
bicarbonatadas cálcicas y sulfatadas cálcicas. La composición química de estos principales tipos de aguas
puede ser explicada mediante el método de balance de masas, a partir de procesos geoquímicos que
involucran, principalmente mezclas de aguas en diferentes proporciones de los tipos SO4-Ca y HCO3-Ca
(aguas procedentes del drenaje profundo con las aguas de los horizontes acuíferos de la Fm. Artemisa). En
la tabla 12 se presenta el resultado del balance de masas correspondiente a una mezcla de las aguas del pozo
1 (237-320 m ), con aguas del pozo 2 (90 m) en proporciones de 1.8 a 1.
Esta mezcla puede explicar la composición del agua de la fuente La Gallina (muestreada el 15-10-87), siendo
necesario para lograr un mayor balance, la ocurrencia adicional de un proceso geoquímico que involucra
disolución de calcita y dolomita, precipitación de albita así como una reducción parcial de sulfato. Todos
estos procesos son lógicos teniendo en cuenta que en la mezcla se producen variaciones de la temperatura y
las presiones de CO2 y H2S, y que en la zona más la superficie, pudieran ocurrir procesos biogeoquímicos de
redución anaeróbica de sulfatos (Drever, 1982; Bitton, 1994) en [23].
La composición química de la fuente El Templado puede ser explicada también por la mezcla de las aguas
anteriores, pero con diferente proporción. Mediante cálculos numéricos a base de tanteo se arriba a que a
partir de una proporción de 1.8 (64.3 %) partes del agua del pozo 2 (90 m) y 1 parte (35,7 %) de las aguas del
pozo 1 (237-320), es posible explicar la composición de dicho fuente (tabla 13).
Para alcanzar la composición química real, además de la mezcla de estas aguas, se requiere considerar un
proceso simultáneo de precipitación de calcita, disolución de dolomita y reducción de sulfato.
La composición química de la fuente M1 (Bermejales), del tipo sulfatada cálcica sódica puede explicarse
mediante una mezcla de aguas de tipo bicarbonatada sódica y sulfatada cálcica. Teniendo en cuenta la alta
mineralización de las aguas de la fuente M1, se seleccionó como miembro extremo del agua SO4-Ca, la del
pozo 1 (237-320 m) y como agua bicarbonatada sódíca la del Pozo 4A (103-206 m). Se logran buenos
resultados mediante una proporción de mezcla de 2.7 a 1, esto es, 77 % y 27 % respectivamente (tabla 14).
En forma similar, se pueden buscar proporciones adecuados que expliquen la composición química de los
fuentees de Bermejales (M2-M5), tomando como muestras extremos en este caso, las del pozo 4 (cuya
composición es similar a la del pozo 1, SO4- Ca) y la del agua del tipo HCO3-Ca, que pueden ser las del
mismo pozo 2 o la del pozo 3, (más cercano) en el intervalo de 90 a 290 m de profundidad (Tab. 15).
Estas aguas son del tipo sulfatadas cálcicas y a su composición se puede arribar mediante una proporción de
mezcla de 0.3 (30 %) y 0.7 (70 %) de las aguas de los pozos 3 (90 m) y 4 (103-206 m) aproximadamente. Las
diferencias iónicas pueden deberse a otros procesos geoquímicos que se producen conjuntamente con la
mezcla.
76
Resultados y Discusión
IV.2.3 APLICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE ESTADÍSTICA MULTIVARIADA.
En los acápites anteriores fueron estudiados los procesos de interacción agua-roca y de mezcla de aguas que
tienen lugar en el sistema hidrotermal de San Diego de los Baños, por diferentes métodos: reconocimiento de
patrones hidrogeoquímicos, balance de masas y análisis de mezcla. Queda ahora estudiar dichos procesos
bajo la óptica de los análisis matemáticos multivariados, principalmente, análisis de cluster y análisis
factorial.
Del total de muestras correspondientes al trabajo de exploración detallada llevado a acabo en el sistema
hidrotermal San Diego de los Baños – Bermejales [45] y el muestreo realizado en la fuente Mil Cubres (N =
19) por Fagundo et. al. (1993) en [22], fueron seleccionados 22 datos representativos de los tipos de aguas
presentes en esos sectores. Con los mismos fue creada una matriz constituida por 22 individuos y 14 variables
(Temperatura, pH, TSS, CaCO3, CO2, H2S, H2SiO3, HCO3-, CO32-, Cl-, SO42-, Ca2+, Mg2+, Na++K+). La misma
fue procesada mediante el sistema Statistica [53].
En la figura 4 se presentan los resultados del la clasificación mediante análisis de cluster, realizada utilizándose
el método de unión simple y como medida de similitud, la distancia euclidiana. Se aprecian dos grupos y un
“outlier” (individuo aislado). El primer grupo numérico está formado por las variables Temperatura, SO42-, Ca2+
y H2SiO3, lo cual indica el aporte del ambiente de las aguas minerales del tipo sulfatadas cálcicas. El segundo
grupo está asociado a las variables pH, HCO3-, CO32-, Cl-, TSS, Mg2+, CO2 y Na++K+, lo cual es indicativo de
la influencia tanto del acuífero cársico somero desarrollado en la Fm. Artemisa (aguas bicarbonatadas cálcicas),
como del medio no cársico representado por las areniscas y esquistos de la Fm. San Cayetano (aguas
bicarbonatadas – cloruradas sódicas). El outlier es el H2S, el cual al parecer está relacionado con las aguas del
drenaje profundo, asociadas tanto a los materiales de la Fm. Artemisa como de la Fm. San Cayetano.
En el dendrograma correspondiente a la clasificación de los datos (Fig. 5), se observan tres grupos separados
entre sí a un nivel de similitud muy bajo, en los cuales se encuentran agrupadas las aguas de las fuentes El
Tigre, El Templado y La Gallina (aguas sulfatadas bicarbonatadas cálcicas y sulfatadas cálcicas); las fuentes de
Bermejales junto dos muestras del pozo 1, una del pozo 4 y otra del pozo 12 (aguas sulfatadas cálcicas y
sulfatadas cálcicas sódicas), y varias muestras correspondientes a la fuente Mil Cubres y los pozos 1, 2 , 3, 4 y
13 (aguas bicarbonatadas cálcicas y bicarbonatadas cálcicas sódicas). Finalmente, se presentan agrupados entre
sí y con una disimilitud muy acentuada con respecto a los restantes grupos, dos muestras del pozo 4 (aguas
bicarbonatadas cloruradas sódicas).
Del análisis de los resultados obtenidos mediante análisis factorial de variables (Fig. 6), se llega a las siguientes
conclusiones:
- Aparecen definidos 3 factores que controlan las propiedades químico-físicas de las variables analizadas. De
ellos los dos primeros están bien definidos, con una contribución de 49.2 y 25.8 % de varianza total
respectivamente (75 % de la varianza acumulada), mientras que el tercero no debe tomarse en consideración
dada su menor contribución a la varianza total (tabla 16). Para el total de datos utilizados (N = 22), se
77
Resultados y Discusión
considera significativa un correlación mayor de 0.7 entre la variable y el correspondiente factor (Tab. 16).
Así, presentan correlaciones (directas) significativas con el primer factor las variables TSS, CO2, SO42-, Ca2+,
Mg2+, CaCO3 y H2SiO3, mientras que con respecto al segundo factor presentan correlaciones (inversas)
significativas CO32-, Cl- y Na++K+.
- El primer factor (F1) está relacionado por el drenaje profundo del medio cársico (calizas fétidas de la
Formación Artemisa), al cual se asocian fundamentalmente las variables señaladas junto a la Temperatura. En
su conjunto, estas variables son características de las aguas termominerales.
- El segundo factor (F2) parece representar en la parte negativa del eje, el medio no cársico (Formación San
Cayetano), al cual se asocian las variables Na++K+, HCO3- y CO32-. La presencia del H2S y el HCO3- y CO32unidos a este factor, pudiera interpretarse a partir del aporte de las piritas y calcopiritas (polimetales)
presentes en la Formación San Cayetano. En la parte positiva de ese mismo eje, parece estar representado el
medio cársico somero.
- El tercer factor (F3) no presenta correlaciones significativas con ninguna variable, aunque a el se asocian, el
contenido de CO2 de manera positiva y el pH de forma negativa, lo cual está en concordancia con las leyes
del equilibrio químico de los
sistemas
CO2-H2O-CaCO3 y FeS2-O2-SO42--H2S. Por no presentar
correlaciones significativas ha sido excluido de este análisis.
En la figura 7 se muestra la posición que ocupan los datos con respecto a los dos factores principales. En
general, se aprecian 3 grupos de aguas con composiciones extremas, ubicadas el primero, en la parte positiva
del eje correspondiente al factor I (representado por las aguas minerales del pozo 1 muestreadas a partir de los
240 m); el segundo situado en la parte negativa del eje correspondiente al factor II, constituido por muestras
del pozo 4 (agua bicarbonatadas cloruradas sódicas), y un tercer grupo, ubicado en la parte positiva de este
mismo eje, con muestras de la fuente Mil Cumbres y de los pozos 2 y 3 (aguas bicarbonatadas cálcicas).
Entre estos tres grupos principales se sitúan las restantes muestras, lo cual indica contribuciones en mayor o
menor proporción de los miembros extremos. Así las aguas de las fuentes El Tigre, El Templado y La Gallina
se ubican entre las posiciones que ocupan las aguas sulfatadas cálcicas y bicarbonatadas cálcicas, mientras
que las fuentes del sector Bermejales, el Pozo 12 y una muestra del pozo 4 (145-195 m), las cuales se
corresponden con aguas con un relativamente alto contenido de sulfato, calcio y sodio, se sitúan en un
espacio intermedio entre los sitios que ocupan las aguas del tipo sulfatadas cálcicas y las aguas del tipo
bicarbonatadas cloruradas sódicas. Finalmente, el pozo 13, ocupa una posición entre las aguas bicarbonatadas
cálcicas y las bicarbonatadas cloruradas cálcicas. Todos estos resultados son coherentes con los obtenidos por
análisis de cluster y otros métodos empleados anteriormente.
78
Resultados y Discusión
Tabla 16. Correlación entre los factores y las variables seleccionadas y porcentaje de variancia
extraída por los factores principales.
Factor 1
Factor 2
.670300
-.332906
Temperatura
-.694345
-.451322
PH
.894376
-.352898
TSS
.711977
.235433
CO2
-.297662
-.579176
HCO3
-.501287
-.783327
CO3
-.050714
-.859324
CL
.938829
-.145137
SO4
.958817
.005728
Ca
.899041
-.205828
Mg
-.133469
-.856495
Na+K
.963609
-.027339
CACO3
.139491
-.543645
H2S
.786784
-.314189
H2SiO3
6.774545
3.374026
Expl.Var
.483896
.241002
Prp. Totl.
1
2
Eigenval
6.77
3.37
% Total
Variance
48.39
24.1
Cumul.
Eigenval
6.77
10.14
Cumul.
%
48.39
72.49
IV.2.4 ANÁLISIS DE LAS CONDICIONES DEL EQUILIBRIO TERMODINÁMICO DE LAS
AGUAS, RESPECTO A DIFERENTES MINERALES.
Como se discutió en el capítulo II, debe esperarse que un agua mineral que ha recorrido un largo camino
hasta su emergencia en la fuente o pozo desde donde se extrae, se encuentre en equilibrio termodinámico a la
temperatura y presiones de vapor presentes. En las tablas 17-23, se presentan los resultados del
procesamiento por HIDROWIN [12] de un número de datos hidroquímicos representativos de las fuentes y
pozos del sistema hidrotermal San Diego de los Baños – Bermejales. En ellas se puede apreciar que las aguas
muestreadas en las fuentes del sector San Diego, así como la de los pozos, tomadas en los diferentes
horizontes acuíferos se encuentran saturadas o sobresaturadas con respecto a los minerales calcita, aragonito,
dolomita y cuarzo, mientras que las mismas se encuentran subsaturadas con respecto al yeso, la anhidrita y la
calcedonia. Solamente algunas muestras aisladas, fundamentalmente aguas de baja mineralización, se
encuentran subsaturadas con respecto a calcita y dolomita.
A medida que aumenta el contenido de sulfato en las aguas minerales, éstas tienden a encontrarse cercanas a
la saturación con respecto al yeso. Un distanciamiento del equilibrio con respecto a este mineral en las aguas
sulfatadas cálcicas, acompañado de un alto contenido de H2S puede ser indicativo del predominio de procesos
de reducción de sulfatos.
79
Resultados y Discusión
IV.2.5 MODELACIÓN GEOQUÍMICA.
De los estudios realizados mediante la utilización de técnicas de reconocimiento de patrones
hidrogeoquímicos, métodos de balance de masas, análisis de cluster y análisis factorial, se puede arribar a un
modelo geoquímico que permita explicar la composición química de las aguas de las fuentes y pozos (a los
diferentes niveles) del sistema hidrotermal San Diego de los Baños-Bermejales. Esta composición tan variada
refleja un fuerte control litológico y estructural, así como la presencia de procesos de mezcla de agua. Los
principales procesos que determinan el modo de adquisición de la composición química de las aguas en esta
región han sido resumidos esquemáticamente en la tabla 4. No obstante, en este acápite se discutirán en forma
detallada, estas reacciones químicas que dan lugar a dichos procesos geoquímicos.
La Figura 8 representa un corte esquemático generalizado sobre el área de desarrollo de las fuentes y pozos
del sistema hidrotermal San Diego-Bermejales. Como puede apreciarse en la figura los acuíferos
desarrollados en calizas de la Fm. Artemisa hasta una profundidad de 300 m, cuando no interactúan con otro
tipo de litología (pozo 3, desde 40 hasta 290 m), poseen aguas de tipo bicarbonatadas cálcicas, las cuales
pueden originarse principalmente, por procesos de disolución de calizas por parte de las precipitaciones que
se infiltran y en su camino toman del suelo un determinado contenido de CO2 de origen biogénico, el cual, en
determinados casos, también puede ser aportado por los fluidos hidrotermales:
CO2 + H2O + CaCO3 ---------------> Ca2+ + 2 HCO3Calcita
Conjuntamente a la disolución de la calcita se produce la disolución de la dolomita, que en cierta proporción
acompañan a aquella en la composición de las calizas:
2 CO2 + 2 H2O + CaMgCO3 -------------------> Ca2+ + Mg2+ + 4 HCO3Dolomita
Los horizontes acuíferos desarrollados en areniscas, esquistos y pizarras de la Fm. San Cayetano (pozo 4
desde los 100 m), donde el material rocoso está constituido, principalmente, por minerales de tipo
aluminosilicatos y cuarzo, presentan aguas del tipo bicarbonatadas sádicas, cuya composición puede
explicarse mediante un proceso de meteorización donde intervienen las precipitaciones y el CO2 en forma
similar al proceso anterior. La disolución de estos minerales es incongruente (se produce con deposición de
otro mineral) y se favorece con la temperatura, por lo que la mineralización tiende a aumentar con la
profundidad en virtud del gradiente geotérmico:
2 CO2 + H2O + 2 NaAlSi3O2 ---------------------------> Na+ + 2 HCO3- + H4SiO4 + Al2SiO8(OH)4
Albita
Caolinita
La meteorización de los feldespatos sódicos, constituidos por minerales albita y otros similares origina en la
fase líquida, aguas bicarbonatadas sódicas ricas en sílice mientras que en la fase sólida se deposita caolinita y
cuarzo.
80
Resultados y Discusión
En las zonas de contacto tectónico, constituida por brechas y un melange de aluminosilicatos y calizas, las
aguas pueden adquirir su composición por combinación de los procesos geoquímicos anteriores (pozo 2 a
diferentes profundidades).
Las aguas de las fuentes y las de los horizontes acuíferos que cortan las grietas y fisuras de la Falla San Diego
de los Baños son del tipo sulfatadas cálcicas de alta mineralización, lo que al parecer está relacionado con los
flujos hidrotermales ascendentes. La composición de estas aguas puede explicarse mediante procesos de
oxidación de piritas:
4 Fes2 + 15 O2 + 14 H2O -----------------------> 4 Fe(OH)2 + 8 SO42- + 16 H+
Pirita
Hematita
El oxígeno necesario para esta reacción puede ser aportado por la materia orgánica presente en las calizas de
la Fm. Artemisa, Estas rocas son fétidas debido a la presencia de sulfhídrico, al parecer ocluido en las mismas
(Embil, 1947) en [18, 19, 20]. La presencia de piritas pudiera estar relacionada con el material carbonoso y
fétido de estas calizas (Peláez, 1990) en [45] o con polimetales constituidos por piritas y calcopiritas,
presentes en la Fm. San Cayetano, la cual forma psarte de las capas impermeables que limitan el acuífero
confinado. La ocurrencia de aguas sulfatadas cálcicas en muchos sistemas termales se debe a los procesos de
disolución de yeso o anhidrita (Lopez-Chicano y Pulido-Bosch, 1996) en [23], pero la presencia de estos
minerales no ha sido reportada en los sedimentos de la Sierra del Rosario [1].
Los procesos de oxidación de piritas pueden originarse durante la lenta percolación de las aguas hasta el
acuífero profundo, utilizando el oxígeno disponible en las grietas de este sistema cársico. En profundidad
puede enriquecerse el contenido de pirita en el contacto entre los sedimentos carbonatados de la Fm Artemisa
y los sedimentos de la Fm. San Cayetano, a los cuales se encuentran asociados los minerales polimetálicos
que abundan en la provincia de Pinar del Río.
La disolución de las piritas se produce con liberación de una cantidad apreciable de iones H+, los cuales
pueden reaccionar con los carbonatos formando sulfato de calcio y CO2:
2 H+ + CaCO3 = Ca2+ + CO2 + H2O
Estequiométricamente, la cantidad de sulfato de calcio obtenida por oxidación de pirita es similar a la
obtenida por disolución de yeso, por lo que no es posible discernir entre la ocurrencia de uno u otro proceso a
partir de la información hidroquímica. En su ascenso las aguas sulfatadas cálcicas sufren procesos
biogeoquímicos, reduciéndose parte del sulfato a sulfuro, con la participación de bacterias reductoras de
azufre (Bitton, 1990) en [23] originándose H2S, HS- y azufre coloidal en dependencia del pH y el potencial
redox.
La evolución de la composición química del pozo 4 puede ser explicada por la combinación de los procesos
geoquímicos de disolución de calizas, de oxidación reducción y de mezcla de aguas.
En las fuentes El Tigre y El Templado, así como en algunos horizontes acuíferos se observan aguas del tipo
sulfatadas bicarbonatadas cálcicas, cuya composición, como ha sido demostrado por reconocimiento de
patrones, balance de masas y mediante métodos estadísticos bivariados y multivariados, pudiera atribuirse a
81
Resultados y Discusión
mezclas entre aguas sulfatadas cálcicas procedentes del drenaje profundo y aguas del tipo bicarbonatadas
sódicas más someras. Otras facies hidroquímicas presentes en algunos pozos, a una determinada profundidad,
pueden ser explicadas por mezclas de diferentes tipos de aguas (bicarbonatadas cálcicas con bicarbonatadas
sódicas, bicarbonatadas cálcicas con sulfatadas cálcicas y estas últimas con bicarbonatadas sódicas).
En la figura 9 se presentan, en forma esquemática, las principales facies hidroquímicas presentes en el
sistema hidrotermal San Diego de los Baños-Bermejales, así como los principales procesos químico-físicos
(disolución de calcita, dolomita y albita, oxidación de pirita y reducción parcial de sulfato) y de mezcla de
aguas que explican los diferentes tipos de aguas presentes en el mismo.
IV.2.6 APLICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE ESTIMACIÓN DE LA TEMPERATURA DE LOS
ACUÍFEROS PROFUNDOS.
En la tabla 24 se presentan los resultados de los cálculos realizados con un grupo de geotermomómetros
cuantitativos: SiO2, Na-K, Na-K-Ca, Na-Li, Mg-Li, Na-K-Ca-Mg. En ella puede apreciarse que los
geotermómetros a base de SiO2 cristobalita α y calcedonia dan temperaturas del reservorio profundo
inferiores a la temperatura de la fuente
y los geotermómetros de
SiO2 amorfo y cristobalita β dan
temperaturas por debajo de cero, lo cual es totalmente absurdo. Los resultados obtenidos por estos métodos
indican que no son esas fases las que se encuentran en equilibrio con el reservorio. Los resultados utilizando
SiO2 a base de cuarzo dan valores aceptables, aunque debe destacarse que este método se afecta
sensiblemente cuando existen mezclas de aguas, siendo eficiente para determinar la temperatura del último
equilibrio del agua con los minerales de SiO2 del medio ambiente. En el caso en que existan mezclas, la
temperatura estimada será por tanto inferior a la del acuífero más profundo.
Tabla 24. Valores de las temperaturas (oC) de los acuíferos básicos que alimentan las fuentes de los sectores
San Diego de los Baños y Bermejales, determinadas mediante diferentes geotermómetros.
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A.
B.
C.
D.
E.
F.
G.
A
- 48
- 43
- 26
- 43
- 39
- 46
- 45
- 39
- 46
B
12
18
38
17
22
14
16
22
14
C
- 32
- 27
-8
- 27
- 22
- 30
- 29
- 22
- 30
D
29
35
57
35
40
31
33
40
31
E
61
67
88
67
72
63
65
72
63
F
67
72
90
72
77
69
70
77
69
G
18
19
31
19
16
19
17
16
13
H
-8
5
I
123
176
J
50
108
K
111
84
206
144
159
195
113
184
182
L
102
-6
135
111
115
129
107
126
126
M
99
127
104
90
67
65
58
35
Fuentes San Diego de los Baños: (1, 2) El Templado; (3) El Tigre; (4, 5) La Gallina, Fuentes Bermejales: (6)
M1, (7) M3, (8) M4, (9) M5.
SiO2 amorfo,
H. Mg-Li
I. Na-Li
SiO2 cristobalita α
J. Na-Li Cl < 1000
SiO2 cristobalita β
K. Na-K
SiO2 calcedonia
L. Na-K-Ca
SiO2 curazo
M. Na-K-Ca-Mg
SiO2 curazo vapor
Na K-
82
Resultados y Discusión
Los resultados obtenidos por el método Na-K también dan valores muy bajos, por lo que debe desecharse por
razones similares. A pesar de que este método se afecta menos por la mezcla de aguas, como se ha señalado
con anterioridad, las estimaciones difieren en ocasiones con la realidad (Urbani, 1991) [56].
Los geotermómetros a base de Li se consideran más fiables que otros para temperaturas inferiores a 100 oC.
Sin embargo, las estimaciones pueden afectase en caso de mezcla. Los resultados obtenidos medinte el
geotermómetro Mg-Li (tabla 23) son muy bajos, al igual que los de Na- K, lo cual pudiera atribuirse al poco
contenido de Li y Mg2+ en las muestras, del orden del error analítico.
Sin embargo, los resultados de los cálculos mediante el geotermómetro Na-Li parecen más confiables y
pudieran ser tomados en cuenta en esta discusíon. Estos valores son relativamente más altos que los
determinados por por los geotermómetros de SiO2 (cuarzo). En el caso del método de Na-Li para Cl- menor
de 1000 oC, el valor obtenido para el fuente El Templado resultó ser demasiado bajo. De todos modos, solo
dos muestras poseen contenidos de Li , por lo que, de todas formas, resultan insuficientes los resultados
obtenidos mediante los geotermómetros a base de este elemento.
Los cálculos efectuados con los geotemómetros Na-K y Na-K-Ca arrojan, por lo general, valores de
temperatura base más elevados que los calculados por el método de SiO2 (cuarzo), mientras que el
geotermómetro Na-K-Ca-Mg brinda estimaciones más cercanas a la del cuarzo. La experiencia mundial es
que este último método da buenos resultado para reservorios con temperaturas entre 150 y 200 oC, pero casi
siembre da valores más elevados que los reles para reservorios con temperaturas menores (Urbani, 1991)
[56].
Por el método geotermométrico Na-K-Ca-Mg, el cual se recomienda para corregir las estimaciones del
método Na-K-Ca cuando T > 70 oC y R < 50, da temperaturas del mismo orden o ligeramente más altas o
más bajas que las calculadas por el método de SiO2 (cuarzo).
Como resultado del análisis de las ventajas y limitaciones de los diferentes geotermómetros y a partir de los
valores más concordantes obtenidos, se pueden seleccionar como resutados más confiables los que se
exponen en la tabla 25.
83
Resultados y Discusión
Tabla 25. Resultados más aceptables de las temperaturas de los acuíferos profundos que alimentan los
fuentees de San Diego de los Baños y Bermejales.
Temperaturas (oC)
Fuente
Na-K-Ca-Mg
SiO2
El Templado
99
61-67
El Tigre
127
88-90
La Gallina
90-104
67-77
M1
67
63-69
M3
65
65-70
M4
58
72-77
M5
35
63-69
R1
90-127
R2
61-90
63-77
R1: Reservorio más profundo; R2: Reservorio más superficial
IV.2.7 MODELACIÓN GEOTÉRMICA
Del análisis de la tabla 24 se infieren que las aguas que alimentan las fuentes de aguas minerales de San
Diego de los Baños (El Templado, El Tigre y La Gallina), alcanzan en la base temperaturas del orden de 90127 oC y en su ascenso se mezclan con otras más superficales, alcanzando en el reservorio más cercano, entre
61 y 90 oC. Las aguas de los fuentees Bermejales alcanzan temperaturas más bajas en el reservorio (63-77 oC)
y ascienden hasta la superficie sin mezclarse.
Los resultados obtenidos son coherentes con el hecho de que las aguas de las fuentes El Templado y El
Tigre (San Diego de los Baños) poseen menor mineralización en las emergencias y son del tipo SO4 >
HCO3 – Ca, lo cual pudiera atribuirse a una mezcla entre aguas del tipo SO4 – Ca propias de las capas
profundas de la Fm. Artemisa, en la zona de falla, con aguas del tipo HCO3-Na de la Fm. San Cayetano. Las
aguas de las fuetes del sector Bermejales, por el contrario, poseen mayor mineralización y son del tipo SO4 Ca. Por último, el contenido de Rn, alrededor de cinco veces mayor mayor en San Diego de los Baños que en
Bermejales indica, en el primer caso, que las aguas poseen un tiempo mayor de contacto con las rocas del
medio geológico.
Conociendo en gradiente geotérmico de una región, la temperatura de los acuíferos profundos (Tr) y la
temperatura del agua en la superficie (Ts) , es posible estimar la profundad de los reservorios (Px) a la cual
descienden las aguas de infiltración mediante la expresión:
4 oC = Tr - Ts
100 m
Px
El flujo de calor desde el interior hacia la corteza terrestre es anormalmente elevado, del orden de 15-30
o
C, en áreas asociadas a procesos de extensión o separación de placas, de choque de placas (subducción) y de
actividad distensiva dentro de un placa, donde existen fenómenos geológicos notables: actividad sísmica
84
Resultados y Discusión
elevada, orogenia con formación de coordilleras en épocas geológicas recientes y actividad volcánica notable
(Morell, 1995) en [35]. En esas regiones el gradiente geotérmico alcanza valores entre 15-30 oC por cada 100
m. Otros procesos que pueden generar calor son, por ejemplo: fricción mecánica entre los labios de fallas y
disipación de calor debido a una intrusión magmática. Por otro lado, en zonas caracterizadas por su
estabilidad tectónica, donde el flujo de calor bajo, el gradiente geotérmico puede variar entre 2-4 oC.
Tomando en consideración las mediciones de temperatura efectuadas por Peláez et al. (1990) [45] en un perfil
de pozos, a diferentes profundidades, se puede establecer que el gradiente geotérmico en la región estudiada
es del orden de 6 oC por cada 100 m.
En la tabla 26 se muestran los resultados de los cálculos de la profundidad alcanzada por las aguas, realizdos
bajo las premisas anteriormente señaladas.
Tabla 26. Estimación de la profundidad alcanzada por las aguas en los reservorios que alimentan los fuentees
de San Diego de los Baños y Bermejales.
Profundidad (m)
Fuentees
San Diego de los Baños
Bermejales
R1
R2
1208
658
567
Los resultados obtenidos mediante el modelo geotérmico son, en parte coherentes, con los resultados
obtenidos mediante los modelos hidrogeoquímicos y análisis estadísticos presentados con anterioridad. La
diferencia radica en que en estos últimos la composición química de las aguas de las fuentes La Gallina y las
fuentes del sector Bermejales, se explica mediante mezcla de aguas en proporciones aproximadas de un 70 %
del componente profundo (aguas sulfatadas cálcicas) y de un 30 % del componente somero (aguas
bicarbonatadas cálcicas y sódicas), por su parte la composición química de las fuentes El Templado y El
Tigre, se explica mediante proporciones de 30 y 70 % de dichos componentes (profundo y somero),
respectivamente, mientras que por el modelo geotérmico, solo se explica, en forma satisfactoria, las mezclas
de las fuentes del sector San Diego de los Baños, asumiendo que en el sector Bermejales no intervienen
mezclas de agua.
En la figura 10 se ilustra, en forma esquemática, el modelo geotérmico del sistema hidrotemal San Diego de
los Baños–Bermejales.
85
Conclusiones
CONCLUSIONES
86
Recomendaciones
RECOMENDACIONES
87
Bibliografía
BIBLIOGRAFÍA
88
Anexos
ANEXOS
89